spark学习之执行计划explain

Posted 2022-03-25 柳小葱

🐼今天我们来学习阅读spark的执行计划，在学习执行计划之前，我们需要了解spark中的代码是如何执行的，学习代码的执行过程有助于我们加深对spark的理解，对往期内容感兴趣的同学可以查看👇:

• hadoop专题: hadoop系列文章.
• spark专题: spark系列文章.
• flink专题: Flink系列文章.

🐰本文主要是讲解spark sql的代码，从本质上说，操作dataframe和sql，spark都将转换为相同的底层执行计划，那我们这里就以sql代码执行为例。

目录

• 1. spark代码处理流程
• • 1.1 代码处理详细过程
  • 1.2 核心过程
• 2. spark查看执行计划
• • 2.1 explain的用法
• 3. spark阅读执行计划
• • 3.1 阅读 Parsed Logical Plan
  • 3.2 阅读 Analyzed Logical Plan
  • 3.3 阅读 Optimized Logical Plan
  • 3.4 阅读 Physical Plan
• 4. 总结
• 5. 参考资料

1. spark代码处理流程

1.1 代码处理详细过程

流程图如下：

1. 将sql语句转化为未决断的逻辑执行计划（未决断的意思就是只验证了sql语法的正确性，未验证表名列名的正确性）
2. 使用catalog验证第一步中的表名列名信息，转化为逻辑执行计划（catalog描述了数据集的属性和数据集的位置）
3. 接着对我们的sql语法进行优化，得到优化后的逻辑执行计划
4. 优化后的逻辑执行计划转化为物理执行计划
5. 根据合适CBO（代价选择）将物理执行计划转化为可以执行的代码
6. 转化为rdd去执行任务

1.2 核心过程

1. 分析
2. 逻辑优化
3. 生成物理执行计划
4. 评估模型分析
5. 代码生成

2. spark查看执行计划

2.1 explain的用法

下面介绍如何使用explain查询几种执行计划

• explain()：只展示物理执行计划。（使用较多）
• explain(mode=“simple”)：只展示物理执行计划。
• explain(mode=“extended”)：展示物理执行计划和逻辑执行计划。
• explain(mode=“codegen”) ：展示要 Codegen 生成的可执行 Java 代码。（使用较多）
• explain(mode=“cost”)：展示优化后的逻辑执行计划以及相关的统计。
• explain(mode=“formatted”)：以分隔的方式输出，它会输出更易读的物理执行计划，并展示每个节点的详细信息。

演示一下：我们这里有student表和score表，连接分组操作。

sqlway=spark.sql("""
select student.s_id,count(1)
from student
left join score
on student.s_id=score.s_id
group by student.s_id
""")
sqlway.explain(mode="extended")#展示物理执行计划和逻辑执行计划。

展示逻辑和物理执行计划结果如下：

图片中的各个部分解释如下：

1. Unresolved 逻辑执行计划：== Parsed Logical Plan ==
   含义：Parser 组件检查 SQL 语法上是否有问题，然后生成 Unresolved（未决断）的逻辑计划，不检查表名、不检查列名。
2. Resolved 逻辑执行计划：== Analyzed Logical Plan ==
   含义：通过访问 Spark 中的 Catalog 存储库来解析验证语义、列名、类型、表名等。
3. 优化后的逻辑执行计划：== Optimized Logical Plan ==
   含义：Catalyst 优化器根据各种规则进行优化。
4. 物理执行计划：== Physical Plan ==
   含义：生成java代码执行

3. spark阅读执行计划

这一部分将通过第二部分中的代码产生的执行进行解读。
悄悄告诉你们，执行计划的阅读方式是从下往上阅读。

3.1 阅读 Parsed Logical Plan

这一部分显示的是未决断的逻辑执行计划。从下至上依次是查看表名，然后join，然后聚合。

3.2 阅读 Analyzed Logical Plan

这一部分，是加入了catalog验证表名和列名之后的执行计划，和上一部分的很像，但增加了表的相关信息，#号代表列的序号，L代表长整型整数。

3.3 阅读 Optimized Logical Plan

这一部分，是优化后的逻辑执行计划，加入了判断空值、自动过滤等功能，优化了逻辑执行过程。

3.4 阅读 Physical Plan

这一部分，介绍一些物理执行计划中的名词：

• HashAggregate：表示数据聚合，一般 HashAggregate 是成对出现，第一个HashAggregate 是将执行节点本地的数据进行局部聚合，另一个 HashAggregate 是将各个分区的数据进一步进行聚合计算。
• Exchange：表示shuffle，表示需要在集群上移动数据。很多时候HashAggregate 会以 Exchange 分隔开来。
• Project：表示 SQL 中的投影操作，就是选择列（例如：select name, age…）
• BroadcastHashJoin：表示通过基于广播方式进行 HashJoin。
• LocalTableScan ：表示全表扫描本地的表。

根据这些，我们可以看出，物理执行计划会去寻找表所在的文件位置，取出所需要的列，规约（预聚合），广播，join的方式，聚合的列等等信息。

4. 总结

在这一部分中，我们对spark sql对运行原理和执行计划进行了说明，学习这一部分的主要原因是让我们更加了解spark的运行机制，为后面我们学习spark的优化做基础。

5. 参考资料

• 尚硅谷spark3.0
• spark权威指南