Spark SQL之 Dataframe/Dataset

该文章所有内容截选自实验楼教程【Spark2.x 快速入门教程】第二节内容~

一、实验介绍

1.1 实验内容

从 Spark 2.0 始支持了SQL 2003 准语法。当我们使用某种编程语言开发的 Spark 作业来执行 SQL 时，返回的结果是 Dataframe/Dataset 类型的。

本节课我们将通过 Spark Sql 的 shell 命令行工具进行 Dataframe/Dataset 操作，以加深对 Spark 2.0 Sql 的理解,并在此基础上学以致用。

1.2 先学课程

• Scala 请参考：http://www.scalachina.com/

• 更详细的学习请参考： https://www.shiyanlou.com/courses/?course_type=all&tag=Scala&fee=all

1.3 实验知识点

• Dataframe/Dataset 介绍

• SparkSession

• Dataframe/Dataset 案例操作

1.4 实验环境

• Hadoop 2.6.1

• spark-2.1.0-bin-hadoop2.6.tgz

• Xfce 终端

1.5 适合人群

本课程属于中等难度级别，适合具有大数据基础的用户，如果对 Spark Sql 了解能够更好的上手本课程。

二、实验步骤

2.1　准备工作

双击打开桌面上的 Xfce 终端，用 sudo 命令切换到 hadoop 用户，hadoop 用户密码为 hadoop，用 cd 命令进入 /opt 目录。

$ su hadoop
$ cd /opt/

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在 /opt 目录下格式化 hadoop。

$ hadoop-2.6.1/bin/hdfs namenode -format

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在 /opt 目录下启动 hadoop 进程。

$ start-all.sh

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用 jps 查看 hadoop 进程是否启动。

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2.2 SparkSession 介绍

Spark SQL 统一入口就是 SparkSession，可以通过 SparkSession.builder()
来创建一个 SparkSession，有了 SparkSession 之后，就可以通过已有的 RDD，Hive 表，或者其他数据源来创建 Dataframe。由于本节课基于 Spark SQL 的 shell 命令行操作，所以在此仅此一提，在以后使用 Eclispe 等开发工具时再使用。

2.3 Dataframe

我们可以理解为 Dataframe 就是按列组织的 Dataset，在底层做了大量的优化。Dataframe 可以通过很多方式来构造：比如结构化的数据文件，Hive表，数据库，已有的 RDD，Scala，Java，Python，R 等语言都支持 Dataframe。Dataframe 提供了一种 domain-specific language 来进行结构化数据的操作，这种操作也被称之为 untyped 操作，与之相反的是基于强类型的 typed 操作。

准备数据 person.json,并上传至 hdfs，person.json 数据如下：

{"name":"Michael"}
{"name":"Andy", "age":30}
{"name":"Justin", "age":19}

用mkdir命令在 hdfs 文件系统上创建 testdata 文件夹，并上传person.json。

hadoop fs -mkdir /testdata
sudo  vi person.json
hadoop fs -put person.json /testdata

执行命令

hadoop fs -cat /testdata/person.json

查看内容

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在 /opt 目录下启动 Spark。

$ spark-2.1.0-bin-hadoop2.6/sbin/start-all.sh

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用 jps 查看 spark 进程是否启动

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在 spark 的 bin 目录下启动 spark-shell。

$ cd spark-2.1.0-bin-hadoop2.6/bin# a4cd888f4ca9 是主机名，要与您 hostnane 显示的名字一致$ ./spark-shell --master spark://a4cd888f4ca9:7077

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读取 json 文件，构造一个 untyped 弱类型的 dataframe。

$ val df = spark.read.json("hdfs://localhost:9000/testdata/person.json")

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对数据进行操作。

$ df.show() //打印数据$ df.printSchema()  // 打印元数据

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$ df.select($"name", $"age" + 1).show()  // 使用表达式，scala的语法，要用$符号作为前缀$ df.select("name").show()  // select操作，典型的弱类型，untyped操作

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$ df.createOrReplaceTempView("person")  // 基于dataframe创建临时视图$ spark.sql("SELECT * FROM person").show() // 用SparkSession的sql()函数就可以执行sql语句，默认是针对创建的临时视图

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2.4 Dataset

Dataset 的序列化机制基于一种特殊的 Encoder，来将对象进行高效序列化，以进行高性能处理或者是通过网络进行传输。

基于原始数据类型构造 dataset。

$ val sqlDS = Seq(1, 2, 3, 4, 5).toDS()
$ sqlDS.map(_*2).show()

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基于已有的结构化数据文件，构造 dataset。

$ case class Person(name: String, age: Long)$ val pds = spark.read.json("hdfs://localhost:9000/testdata/person.json").as[Person]
$ pds.show()

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直接基于 jvm object 来构造 dataset。

$ val caseDS = Seq(Person("Zhudy", 28)).toDS() 
$ caseDS.show()

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若想要退出终端，可以用 :quit。

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三、综合案例分析

现有数据集 department.json与employee.json，以部门名称和员工性别为粒度，试计算每个部门分性别平均年龄与平均薪资。
department.json如下：

{"id": 1, "name": "Tech Department"}
{"id": 2, "name": "Fina Department"}
{"id": 3, "name": "HR Department"}

employee.json如下：

{"name": "zhangsan", "age": 26, "depId": 1, "gender": "male", "salary": 20000}
{"name": "lisi", "age": 36, "depId": 2, "gender": "female", "salary": 8500}
{"name": "wangwu", "age": 23, "depId": 1, "gender": "male", "salary": 5000}
{"name": "zhaoliu", "age": 25, "depId": 3, "gender": "male", "salary": 7000}
{"name": "marry", "age": 19, "depId": 2, "gender": "female", "salary": 6600}
{"name": "Tom", "age": 36, "depId": 1, "gender": "female", "salary": 5000}
{"name": "kitty", "age": 43, "depId": 2, "gender": "female", "salary": 6000}

两份数据我已经创建并上传至 hdfs 文件系统，请自行创建。

执行命令

hadoop fs -cat hdfs://localhost:9000/testdata/department.jsonhadoop fs -cat hdfs://localhost:9000/testdata/employee.json

查看内容

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1).  加载数据

$ val emp = spark.read.json("hdfs://localhost:9000/testdata/employee.json")
$ val dep = spark.read.json("hdfs://localhost:9000/testdata/department.json")

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2).  用算子操作

需要两个表进行 join 操作才能根据部门名称和员工性别分组再进行聚合，具体如下：

# 注意：两个表的字段的连接条件，需要使用三个等号$ emp.join(dep, $"id" === $"depId")  .groupBy(dep("name"), emp("gender")).agg(avg(emp("salary")), avg(emp("age"))).show()

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双击打开浏览器，输入 localhost:8080

可以看到 workers 节点，当前正在进行的 Runnign Applications，即为我们的开启的 spark-shell 命令行工具。

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输入： localhost:4040，可以看到已经完成的 Jobs。

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继续点击 SQL ->可以看到 Completed Queries，点击任意一个可以看到执行计划,当然还有更多的信息，您可以继续查看，在此不一一举例。

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四、实验总结

本节课主要介绍了 Dataframe/Dataset，并进行一些较为简单的 SQL 操作，最后基于一个小案例讲解，并就 Spark 的 WebUi 进行介绍，希望学完本节课，能对您学习 Spark SQL 有一个更清晰地认识

说明

实验楼教程【Spark2.x 快速入门教程】总共7节内容，该文章是第二节内容，7节内容分别是：

• Spark2.x 新特性

• Spark SQL

• Hive on Spark

• Structured Streaming

• Spark 处理多种数据源

• Streaming 整合 Flume

• Streaming 整合 Kafka

如果想要查看全部内容，点击【Spark2.x 快速入门教程】即可~

作者：实验楼
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