Spark的性能调优

下面这些关于Spark的性能调优项,有的是来自官方的,有的是来自别的的工程师,有的则是我自己总结的。

基本概念和原则

首先,要搞清楚Spark的几个基本概念和原则,否则系统的性能调优无从谈起:

每一台host上面可以并行N个worker,每一个worker下面可以并行M个executor,task们会被分配到executor上面去执行。Stage指的是一组并行运行的task,stage内部是不能出现shuffle的,因为shuffle的就像篱笆一样阻止了并行task的运行,遇到shuffle就意味着到了stage的边界。

CPU的core数量,每个executor可以占用一个或多个core,可以通过观察CPU的使用率变化来了解计算资源的使用情况,例如,很常见的一种浪费是一个executor占用了多个core,但是总的CPU使用率却不高(因为一个executor并不总能充分利用多核的能力),这个时候可以考虑让么个executor占用更少的core,同时worker下面增加更多的executor,或者一台host上面增加更多的worker来增加并行执行的executor的数量,从而增加CPU利用率。但是增加executor的时候需要考虑好内存消耗,因为一台机器的内存分配给越多的executor,每个executor的内存就越小,以致出现过多的数据spill over甚至out of memory的情况。

partition和parallelism,partition指的就是数据分片的数量,每一次task只能处理一个partition的数据,这个值太小了会导致每片数据量太大,导致内存压力,或者诸多executor的计算能力无法利用充分;但是如果太大了则会导致分片太多,执行效率降低。在执行action类型操作的时候(比如各种reduce操作),partition的数量会选择parent RDD中最大的那一个。而parallelism则指的是在RDD进行reduce类操作的时候,默认返回数据的paritition数量(而在进行map类操作的时候,partition数量通常取自parent RDD中较大的一个,而且也不会涉及shuffle,因此这个parallelism的参数没有影响)。所以说,这两个概念密切相关,都是涉及到数据分片的,作用方式其实是统一的。通过spark.default.parallelism可以设置默认的分片数量,而很多RDD的操作都可以指定一个partition参数来显式控制具体的分片数量。

上面这两条原理上看起来很简单,但是却非常重要,根据硬件和任务的情况选择不同的取值。想要取一个放之四海而皆准的配置是不现实的。看这样几个例子:(1)实践中跑的EMR Spark job,有的特别慢,查看CPU利用率很低,我们就尝试减少每个executor占用CPU core的数量,增加并行的executor数量,同时配合增加分片,整体上增加了CPU的利用率,加快数据处理速度。(2)发现某job很容易发生内存溢出,我们就增大分片数量,从而减少了每片数据的规模,同时还减少并行的executor数量,这样相同的内存资源分配给数量更少的executor,相当于增加了每个task的内存分配,这样运行速度可能慢了些,但是总比OOM强。(3)数据量特别少,有大量的小文件生成,就减少文件分片,没必要创建那么多task,这种情况,如果只是最原始的input比较小,一般都能被注意到;但是,如果是在运算过程中,比如应用某个reduceBy或者某个filter以后,数据大量减少,这种低效情况就很少被留意到。

最后再补充一点,随着参数和配置的变化,性能的瓶颈是变化的,在分析问题的时候不要忘记。例如在每台机器上部署的executor数量增加的时候,性能一开始是增加的,同时也观察到CPU的平均使用率在增加;但是随着单台机器上的executor越来越多,性能下降了,因为随着executor的数量增加,被分配到每个executor的内存数量减小,在内存里直接操作的越来越少,spill over到磁盘上的数据越来越多,自然性能就变差了。

下面给这样一个直观的例子,当前总的cpu利用率并不高:

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