Spark源码分析（3） RDD 的转换

RDD 的转换可以产生新的 RDD。

RDD转换图

如上图，外圈是 RDD 的转换，内圈红色 RDD 是转换产生的新 RDD。
按颜色区分转换：

• 绿色是单 RDD 窄依赖转换
• 黑色是多 RDD 窄依赖转换
• 紫色是 KV 洗牌型转换
• 黄色是重分区转换
• 蓝色是特例的转换

单 RDD 窄依赖转换

MapPartitionRDD

这个 RDD 在第一次分析中已经分析过。简单复述一下：

• 依赖列表：一个窄依赖，依赖上游 RDD
• 分区列表：上游 RDD 的分区列表
• 计算流程：映射关系（输入一个分区，返回一个迭代器）
• 分区器 ：上游 RDD 的分区器
• 存储位置：上游 RDD 的优先位置
  可见除了计算流程，其他都是上游 RDD 的内容。

1. map 传入一个带“值到值”转化函数的迭代器（例如字符串到字符串长度）
2. mapPartitions 传入一个“迭代器到迭代器”的转化函数，如果需要按分区做一些比较重的过程（例如数据库连接等）
3. flatMap 传入一个“迭代器到迭代器的迭代器”的转化函数（例如，统计字母，“字符串的迭代器”到“‘字符的迭代器’的迭代器”）
4. filter 传入了一个带“值到布尔值”筛选函数的迭代器

PartitionwiseSampledRDD

在分区中采样的RDD

• 分区列表：在上游的分区的基础上包装一个采样过程，形成一个新的分区PartitionwiseSampledRDDPartition
• 计算流程：采样器返回的迭代器
• 其他成分：与上游 RDD 相同
  PartitionwiseSampledRDD，有放回的采样用泊松采样器，无放回的采样用伯努利采样器，传给分区器。

多 RDD 窄依赖

UnionRDD

• 依赖列表：每个上游 RDD 一个RangeDependency，每个RangeDependency依赖上游 RDD 的所有分区
• 分区列表：每个上游 RDD 一个UnionPartition，构成列表
• 计算流程：获得目标分区的迭代器
• 分区器 ：None
• 存储位置：每个上游 RDD 的优先位置

CartesianRDD

笛卡尔积，是两个 RDD 每个数据都进行一次关联。下文中两个 RDD 的关联中，两个 RDD 分别称为 rdd1、rdd2。

• 依赖列表：两个窄依赖组成的数组，分别依赖 rdd1、rdd2
• 分区列表：“rdd1的分区数 乘以 rdd2的分区数”个分区
• 计算流程：rdd1的一条记录与 rdd2的一条记录合成元组
• 分区器 ：None
• 存储位置：rdd1、rdd2的存储位置的积

洗牌型转换

洗牌型转换，是多个 RDD 关联的的转换。

CoGroupedRDD

多个源 RDD 依据 key 关联，key 相同的合并，形成最终的目标 RDD。

• 依赖列表：每个源 RDD 一个依赖，构成列表。如果源 RDD 的分区器与目标的分区器相同，则是1-to-1依赖，如果不同，则是洗牌依赖
• 分区列表：目标 RDD 分区器指定的分区数量个CoGroupPartition，每个分区记录了数据来源分区。其中如果是洗牌依赖的数据源，需要洗牌过程，具体洗牌过程以后再分析
• 计算流程：返回一个迭代器，迭代对象是 key 和 key 对应源分区迭代器的数组 组成的元祖
• 分区器 ：目标 RDD 的分区器
• 存储位置：None

ShuffledRDD

同样是多个源 RDD 依据 key 关联，key 相同的做排序或聚合运算，形成最终的目标 RDD。

• 依赖列表：一个洗牌依赖，依赖所有上游 RDD
• 分区列表：目标 RDD 分区器指定的分区数量个ShuffledRDDPartition，每个分区只有一个编号（因为每个上游分区）
• 计算流程：洗牌过程，具体洗牌过程以后再分析
• 分区器 ：目标 RDD 的分区器
• 存储位置：None

除了这五个成员以外，还有另外几个重要的成员：序列化器、key 排序器、聚合器、map 端合并器，他们都将用于洗牌

其他

• coalesce，是减少分区数量，可以在过滤之后，使数据更集中，以提高效率
• repartition，是重新分区，增加或减少分区数量，数据随机重新分配，可以消除分区间的数据量差异
• pipe，是与外部程序管道关联，从外部程序中获取数据。

---

Scala语法

在 RDD.scala中，几乎每一个转换和操作函数都会有一个withScope，例如：

def map[U: ClassTag](f: T => U): RDD[U] = withScope {
    val cleanF = sc.clean(f)
    new MapPartitionsRDD[U, T](this, (context, pid, iter) => iter.map(cleanF))
}
def flatMap[U: ClassTag](f: T => TraversableOnce[U]): RDD[U] = withScope {
    val cleanF = sc.clean(f)
    new MapPartitionsRDD[U, T](this, (context, pid, iter) => iter.flatMap(cleanF))
}

withScope是一个函数，调用了RDDOperationScope.withScope方法：

private[spark] def withScope[U](body: => U): U = RDDOperationScope.withScope[U](sc)(body)

withScope就像是一个 AOP（面向切面编程），嵌入到所有RDD 的转换和操作的函数中，RDDOperationScope会把调用栈记录下来，用于绘制Spark UI的 DAG（有向无环图，可以理解为 Spark 的执行计划）。

我们用下面的代码简单演示一下 Scala 用函数做 AOP：

object Day1 {
  def main(args: Array[String]) = {
    Range(1,5).foreach(twice)
    println()
    Array("China", "Beijing", "HelloWorld").foreach(length)
  }

  def twice(i: Int): Int = aopPrint {
    i * 2
  }

  def length(s: String): Int = aopPrint {
    s.length
  }

  def aopPrint[U](i: => U): U = {
    print(i + " ")
    i
  }
}

aopPrint的 入参是“一个返回类型为U的函数”。这段程序中aopPrint就是一个模拟的切面，作用是把所有的函数返回值打印出来。结果是：

2 4 6 8 
5 7 10

从代码上看，aopPrint并没有降低代码的可读性。读者依然能很清楚地读懂twice和length函数。打印返回结果这个流程是独立于函数之外的切面。

---

结论

1. RDD 的转换分图上几种
2. RDD 的转换可以看成是产生新的 RDD，而新的 RDD 记录了每一个分区依赖上游的哪些分区、每个分区如何用上游分区计算而来

本文源码

spark/core/rdd包下的部分 RDD 类spark/core/src/main/scala/org/apache/spark/rdd at master · apache/spark · GitHub

---

@ Kangying Village, Beijing, China

---