在具体的实现上，Shuffle经历了Hash、Sort、Tungsten-Sort三阶段，shuffle共有三种，别人讨论的是hash shuffle，这是最原始的实现，曾经有两个版本:
* 第一版是每个map产生r个文件，一共产生mr个文件，由于产生的中间文件太大影响扩展性;
* 社区提出了第二个优化版本，让一个core上map共用文件，减少文件数目，这样共产生corer个文件，好多了，但中间文件数目仍随任务数线性增加，仍难以应对大作业，但hash shuffle已经优化到头了；
为了解决hash shuffle性能差的问题，又引入sort shuffle，完全借鉴mapreduce实现，每个map产生一个文件，彻底解决了扩展性问题。
网上有很多文章，发现跟当前的版本有很多冲突，看起来一知半解的；
当前讨论的版本为spark2.1.0，之前的版本不再考虑；
而其命名方式也很奇怪，可能为兼容之前的逻辑；
从Spark Shuffle的历程来看，可以分为两大类：hash和sort shuffle。
Hash ShuffleManager
Hash Shuffle在spark2.0+被移除；
SortShuffleManager
从SparkEnv中看，当前唯一支持的shuffle方式为SortShuffleManager，并且不管是sort/tungten-sort均是采用该方式。
/** Get a writer for a given partition. Called on executors by map tasks. */
override def getWriter[K, V](
handle: ShuffleHandle,
mapId: Int,
context: TaskContext): ShuffleWriter[K, V] = {
numMapsForShuffle.putIfAbsent(
handle.shuffleId, handle.asInstanceOf[BaseShuffleHandle[_, _, _]].numMaps)
val env = SparkEnv.get
handle match {
case unsafeShuffleHandle: SerializedShuffleHandle[K @unchecked, V @unchecked] =>
new UnsafeShuffleWriter(
env.blockManager,
shuffleBlockResolver.asInstanceOf[IndexShuffleBlockResolver],
context.taskMemoryManager(),
unsafeShuffleHandle,
mapId,
context,
env.conf)
case bypassMergeSortHandle: BypassMergeSortShuffleHandle[K @unchecked, V @unchecked] =>
new BypassMergeSortShuffleWriter(
env.blockManager,
shuffleBlockResolver.asInstanceOf[IndexShuffleBlockResolver],
bypassMergeSortHandle,
mapId,
context,
env.conf)
case other: BaseShuffleHandle[K @unchecked, V @unchecked, _] =>
new SortShuffleWriter(shuffleBlockResolver, other, mapId, context)
}
}
各writer的特点：
| Writer类型 | 特点 |
|---|---|
| BypassMergeSortShuffleWriter | 和Hash Shuffle实现基本相同，区别在于map task输出会汇总为一个文件 |
| UnsafeShuffleWriter | tungsten-sort，ShuffleExternalSorter使用Java Unsafe直接操作内存，避免Java对象多余的开销和GC 延迟，效率高 |
| SortShuffleWriter S | ort Shuffle，和HashShuffle的主要不同在于，map端支持Partition级别的sort，map task输出会汇总为一个文件 |
| map-side aggregation | Partition数(RDD) | Serializer支持relocation | |
|---|---|---|---|
| BypassMergeSortShuffleWriter | 否 | 小于200(默认) | - |
| UnsafeShuffleWriter | 否 | 小于16777216 | 是 |
| SortShuffleWriter | - | - | - |
各writer的使用条件：
| map-side aggregation | Partition数(RDD) | Serializer支持relocation | |
|---|---|---|---|
| BypassMergeSortShuffleWriter | 否 | 小于200(默认) | - |
| UnsafeShuffleWriter | 否 | 小于16777216 | 是 |
| SortShuffleWriter | - | - | - |
其中：
- 没有map端聚合操作，且RDD的Partition数小于200，使用BypassMergeSortShuffleWriter；
- 没有map端聚合操作，RDD的Partition数小于16777216，且Serializer支持relocation，使用UnsafeShuffleWriter；
- 上述条件都不满足，使用SortShuffleWriter。
使用场景
UnsafeShuffleWriter:
- 基于ShuffleExternalSorter(内部基于ShuffleInMemorySorter实现)完成sort完成sort，最终结果汇总至一个文件；
- *ShuffleExternalSorter使用UnSafe API操作序列化数据，而不是Java对象，减少了内存占用及因此导致的GC耗时(参考Spark 内存管理之Tungsten)，这个优化需要Serializer支持relocation；
- ShuffleExternalSorter存原始数据，ShuffleInMemorySorter使用压缩指针存储元数据，每条记录仅占8 bytes，并且排序时不需要处理原始数据，效率高；
- 溢写 & 合并这一步操作的是同一Partition的数据，因为使用UnSafe API直接操作序列化数据，合并时不需要反序列化数据
- 溢写 & 合并可以使用fastMerge提升效率(调用NIO的transferTo方法)，设置spark.shuffle.unsafe.fastMergeEnabled为true，并且如果使用了压缩，需要压缩算法支持SerializedStreams的连接，各默认值如下
| 是否支持aggregation | 实现 | |
|---|---|---|
| PartitionedAppendOnlyMap | 支持 | 基于Array实现的HashMap结构，支持lookup，并在此基础上实现aggregation，使用线性探查法处理Hash冲突 |
| PartitionedPairBuffer | 不支持 | 就是Array结构，K-V Pair依次写入数组 |
内部存储PartitionedAppendOnlyMap/PartitionedPairBuffer的区别：
| 是否支持aggregation | 实现 | |
|---|---|---|
| PartitionedAppendOnlyMap | 支持 | 基于Array实现的HashMap结构，支持lookup，并在此基础上实现aggregation，使用线性探查法处理Hash冲突 |
| PartitionedPairBuffer | 不支持 | 就是Array结构，K-V Pair依次写入数组 |
BypassMergeSortShuffleWriter：
- 没有使用sorter操作(?从实现上看确实没有sort操作?)，每个reduce(partition)会产生一个file，所以其有阈值限制（partition不超过200）；
SortShuffleWriter：
- 基于ExternalSort，每个rdd输出一个文件(有合并过程)；
参考：
- Spark Sort Based Shuffle内存分析 http://www.jianshu.com/p/c83bb237caa8
- Spark Shuffle的技术演进: http://www.jianshu.com/p/4c5c2e535da5
- Project Tungsten：让Spark将硬件性能压榨到极限: http://www.csdn.net/article/2015-04-30/2824591-project-tungsten-bringing-spark-closer-to-bare-metal
- Project Tungsten (Spark 1.5 Phase 1): https://issues.apache.org/jira/browse/SPARK-7075
- Faster sort-based shuffle path using binary processing cache-aware sort：https://issues.apache.org/jira/browse/SPARK-7081
- Spark Shuffle之Tungsten-Sort: http://blog.csdn.net/u011564172/article/details/72764010
- Spark Shuffle之Sort Shuffle： http://blog.csdn.net/u011564172/article/details/72763978
- Spark Shuffle之Hash Shuffle: http://blog.csdn.net/u011564172/article/details/71170234
- Spark Shuffle之SortShuffleWriter: http://blog.csdn.net/u011564172/article/details/72764032
网友评论