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Spark SQL参数调优指南

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1 运行行为


1.1 动态生成分区


1.2 broadcast join


使用hint强制做broadcastjoin：


1.3 动态资源分配


1.4 Shuflle相关


1.5 读ORC表优化


2 executor能力


2.1内存


2.2 executor并发度


2.3 executor读取hive表时单task处理数据量/无shuffle作业小文件合并


2.4 GC优化（使用较少，当尝试其他调优方法均无效时可尝试此方法）


3 driver指标：


3.1 内存


3.2 GC优化

一、常用参数 

-- map端小文件合并
set hive.merge.mapfiles=true;
-- reduce端小文件合并
set hive.merge.mapredfiles=true;
-- 小文件合并的阈值
set spark.sql.mergeSmallFileSize=128000000;
-- 小文件合并的task中，每个task读取的数据量
set spark.sql.targetBytesInPartitionWhenMerge=128000000;
-- 普通task读取的数据量，原来的值是33554432 (33M)
set spark.hadoopRDD.targetBytesInPartition=256000000;
-- 启动参数
set spark.sql.rangePartition.exchangeCoordinator=true;
-- 控制shuffle阶段每个task读取的数据量为256M
--spark2只对最后一个stage进行shuffle分区合并，spark3对中间的stage也生效，在spark2的时候有些同学会依赖spark.sql.adaptive.shuffle.targetPostShuffleInputSize进行小文件合并，在spark3上如果设置的这个参数，影响了中间stage可能会使作业的运行时间变长，我们对小文件的问题有专门的feature，可以设置下面两个参数
set spark.sql.adaptive.shuffle.targetPostShuffleInputSize=256000000;

二、正文

本文目标读者为对美团点评数据仓库和

Spark SQL运行原理

有基本了解的数据开发人员。

目前，Spark在美团点评的数仓生产中主要执行Hive表到Hive表的生产任务，尤其对有多轮shuffle的作业有很好的性能提升。美团点评用于ETL生产的Spark集群架设在HDFS、Yarn之上，依靠Hive metastore server进行元数据管理。

Spark完成一个数据生产任务（执行一条SQL）的基本过程如下：

（1）对SQL进行语法分析，生成逻辑执行计划——（2）从Hive metastore server获取表信息，结合逻辑执行计划生成并优化物理执行计划——（3）根据物理执行计划向Yarn申请资源（executor），调度task到executor执行。——（4）从HDFS读取数据，任务执行，任务执行结束后将数据写回HDFS。

本文从作业运行行为、executor处理能力、driver能力三个方面进行介绍。

作业运行行为主要影响（3）阶段中，task被如何调度，有shuffle时Reducer的个数等。

executor处理能力主要影响（3）阶段中task被调度到executor后，executor能否正常完成任务。

driver能力主要影响（2）（3）阶段。在（2）阶段中，如果用户表为ORC表，driver可能读取file footer等信息，会导致driver读取HDFS，如果这部分信息太大，则可能会造成driver存在内存压力。（3）阶段中，driver与Yarn RM交互，申请到executor后进行调度，task执行结束会生成一定执行指标信息和任务执行元数据信息返回给driver，同时每个executor还会和driver有心跳连接，这些都是driver运行的负载。

1 运行行为

1.1 动态生成分区

下列Hive参数对Spark同样起作用。

set hive.exec.dynamic.partition=true; // 是否允许动态生成分区

set hive.exec.dynamic.partition.mode=nonstrict; // 是否容忍指定分区全部动态生成

set hive.exec.max.dynamic.partitions = 100; // 动态生成的最多分区数

1.2 broadcast join

当大表JOIN小表时，如果小表足够小，可以将大表分片，分别用小表和每个大表的分片进行JOIN，最后汇总，能够大大提升作业性能。


spark.sql.autoBroadcastJoinThreshold

平台默认值为26214400（25M），如果小表的大小小于该值，则会将小表广播到所有executor中，使JOIN快速完成。如果该值设置太大，则会导致executor内存压力过大，容易出现OOM。

注：ORC格式的表会对数据进行压缩，通常压缩比为2到3左右，但有些表的压缩比就会很高，有时可以达到10。请妥善配置该参数，并配合spark.executor.memory，使作业能够顺利执行。


使用hint强制做broadcastjoin：

有时候，可能会遇到引擎无法识别表大小的情况，可以使用hint强制执行broadcast join，如下所示。Spark可以识别/*+ MAPJOIN(l) */和/*+ BROADCASTJOIN(u) */两种，Hive只能识别/*+ MAPJOIN(l) */，因此建议使用/*+ MAPJOIN(l) */。

代码块

SQL 

select /*+ MAPJOIN(l) */ i.a, i.b, l.b
from tmp1 i join tmp2 l ON i.a = l.a;

1.3 动态资源分配


spark.dynamicAllocation.enabled

：是否开启动态资源分配，平台默认开启，同时强烈建议用户不要关闭。理由：开启动态资源分配后，Spark可以根据当前作业的负载动态申请和释放资源。


spark.dynamicAllocation.maxExecutors

： 开启动态资源分配后，同一时刻，最多可申请的executor个数。平台默认设置为1000。当在Spark UI中观察到task较多时，可适当调大此参数，保证task能够并发执行完成，缩短作业执行时间。

下图是一个由于并发不足导致作业执行较慢的一个明显的任务：

打开执行时间较长的stage，查看其任务数为2w+。

点击stage的链接，进入查看stage中的任务，将任务按照Launch Time排序，先有小到大再由大到小。

可以看到任务启动时间差了3个多小时。可以确定该任务是由于

spark.dynamicAllocation.maxExecutors

过小导致的。

该参数可以和spark.executor.cores配合增大作业并发度。s


spark.dynamicAllocation.minExecutors

： 和s,d,maxExecutors相反，此参数限定了某一时刻executor的最小个数。平台默认设置为3，即在任何时刻，作业都会保持至少有3个及以上的executor存活，保证任务可以迅速调度。

1.4 Shuflle相关


spark.sql.shuffle.partitions

： 在有JOIN或聚合等需要shuffle的操作时，从mapper端写出的partition个数，平台默认设置为2000。

如select a, avg(c) from test_table group by a语句，不考虑优化行为，如果一个map端的task中包含有3000个a，根据spark.sql.shuffle.partitions=2000，会将计算结果分成2000份partition（例如按2000取余），写到磁盘，启动2000个reducer，每个reducer从每个mapper端拉取对应索引的partition。

当作业数据较多时，适当调大该值，当作业数据较少时，适当调小以节省资源。


spark.sql.adaptive.enabled

：是否开启调整partition功能，如果开启，spark.sql.shuffle.partitions设置的partition可能会被合并到一个reducer里运行。平台默认开启，同时强烈建议开启。理由：更好利用单个executor的性能，还能缓解小文件问题。


spark.sql.adaptive.shuffle.targetPostShuffleInputSize

：和spark.sql.adaptive.enabled配合使用，当开启调整partition功能后，当mapper端两个partition的数据合并后数据量小于targetPostShuffleInputSize时，Spark会将两个partition进行合并到一个reducer端进行处理。平台默认为67108864（64M），用户可根据自身作业的情况酌情调整该值。当调大该值时，一个reduce端task处理的数据量变大，最终产出的数据，存到HDFS上的文件也变大。当调小该值时，相反。

代码块

Plain Text 



18/01/16 03:18:03 WARN TransportChannelHandler: Exception in connection from rz-data-hdp-dn3938.rz.sankuai.com/10.16.47.49:7337


io.netty.util.internal.OutOfDirectMemoryError: failed to allocate 16777216 byte(s) of direct memory (used: 2013265920, max: 2022178816)


  at io.netty.util.internal.PlatformDependent.incrementMemoryCounter(PlatformDependent.java:530)


  at io.netty.util.internal.PlatformDependent.allocateDirectNoCleaner(PlatformDependent.java:484)


  at io.netty.buffer.PoolArena$DirectArena.allocateDirect(PoolArena.java:711)


  at io.netty.buffer.PoolArena$DirectArena.newChunk(PoolArena.java:700)


  at io.netty.buffer.PoolArena.allocateNormal(PoolArena.java:237)


  at io.netty.buffer.PoolArena.allocate(PoolArena.java:221)


  at io.netty.buffer.PoolArena.allocate(PoolArena.java:141)


  at io.netty.buffer.PooledByteBufAllocator.newDirectBuffer(PooledByteBufAllocator.java:296)


  at io.netty.buffer.AbstractByteBufAllocator.directBuffer(AbstractByteBufAllocator.java:177)


  at io.netty.buffer.AbstractByteBufAllocator.directBuffer(AbstractByteBufAllocator.java:168)


  at io.netty.buffer.AbstractByteBufAllocator.ioBuffer(AbstractByteBufAllocator.java:129)


  at io.netty.channel.AdaptiveRecvByteBufAllocator$HandleImpl.allocate(AdaptiveRecvByteBufAllocator.java:104)


  at io.netty.channel.nio.AbstractNioByteChannel$NioByteUnsafe.read(AbstractNioByteChannel.java:117)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.processSelectedKey(NioEventLoop.java:643)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.processSelectedKeysOptimized(NioEventLoop.java:566)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.processSelectedKeys(NioEventLoop.java:480)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.run(NioEventLoop.java:442)


  at io.netty.util.concurrent.SingleThreadEventExecutor$2.run(SingleThreadEventExecutor.java:131)


  at io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory$DefaultRunnableDecorator.run(DefaultThreadFactory.java:144)


  at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)



    以及
   



    代码块
   



    Plain Text
   


18/01/16 18:36:03 WARN TransportChannelHandler: Exception in connection from rz-data-hdp-dn0871.rz.sankuai.com/10.16.57.13:34925


java.lang.IllegalArgumentException: Too large frame: 3608642420


  at org.spark_project.guava.base.Preconditions.checkArgument(Preconditions.java:119)


  at org.apache.spark.network.util.TransportFrameDecoder.decodeNext(TransportFrameDecoder.java:133)


  at org.apache.spark.network.util.TransportFrameDecoder.channelRead(TransportFrameDecoder.java:81)


  at io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(AbstractChannelHandlerContext.java:357)


  at io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(AbstractChannelHandlerContext.java:343)


  at io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext.fireChannelRead(AbstractChannelHandlerContext.java:336)


  at io.netty.channel.DefaultChannelPipeline$HeadContext.channelRead(DefaultChannelPipeline.java:1294)


  at io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(AbstractChannelHandlerContext.java:357)


  at io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(AbstractChannelHandlerContext.java:343)


  at io.netty.channel.DefaultChannelPipeline.fireChannelRead(DefaultChannelPipeline.java:911)


  at io.netty.channel.nio.AbstractNioByteChannel$NioByteUnsafe.read(AbstractNioByteChannel.java:131)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.processSelectedKey(NioEventLoop.java:643)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.processSelectedKeysOptimized(NioEventLoop.java:566)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.processSelectedKeys(NioEventLoop.java:480)


  at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.run(NioEventLoop.java:442)


  at io.netty.util.concurrent.SingleThreadEventExecutor$2.run(SingleThreadEventExecutor.java:131)


  at io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory$DefaultRunnableDecorator.run(DefaultThreadFactory.java:144)


  at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)



    

     spark.sql.adaptive.minNumPostShufflePartitions

    

    : 当

    

     spark.sql.adaptive.enabled

    

    参数开启后，有时会导致很多分区被合并，为了防止分区过少，可以设置

    

     spark.sql.adaptive.minNumPostShufflePartitions

    

    参数，防止分区过少而影响性能。
   



    1.5 读ORC表优化

   



    

     spark.hadoop.hive.exec.orc.split.strategy

    

    参数控制在读取ORC表时生成split的策略。BI策略以文件为粒度进行split划分；ETL策略会将文件进行切分，多个stripe组成一个split；HYBRID策略为：当文件的平均大小大于hadoop最大split值（默认256 * 1024 * 1024）时使用ETL策略，否则使用BI策略。
   



    对于一些较大的ORC表，可能其footer较大，ETL策略可能会导致其从hdfs拉取大量的数据来切分split，甚至会导致driver端OOM，因此这类表的读取建议使用BI策略。
   



    对于一些较小的尤其有数据倾斜的表（这里的数据倾斜指大量stripe存储于少数文件中），建议使用ETL策略。
   



    另外，

    

     spark.hadoop.mapreduce.input.fileinputformat.split.maxsize

    

    参数可以控制在ORC切分时stripe的合并处理。具体逻辑是，当几个stripe的大小大于spark.hadoop.mapreduce.input.fileinputformat.split.maxsize时，会合并到一个task中处理。可以适当调小该值，如set spark.hadoop.mapreduce.input.fileinputformat.split.maxsize=134217728。以此增大读ORC表的并发。
   





    比如我想要以64M大小划分split，可以在XT ETL中设置如下参数：
   



    代码块
   



    SQL
   




set spark.hadoop.hive.exec.orc.split.strategy=ETL;


set spark.hadoop.mapreduce.input.fileinputformat.split.maxsize=64000000;


set spark.hadoop.mapreduce.input.fileinputformat.split.minsize=64000000;


-- 避免将拆分的split再合并


set spark.hadoopRDD.targetBytesInPartition=-1;



    2 executor能力

   



    2.1内存

   



    

     spark.executor.memory

    

    ：executor用于缓存数据、代码执行的堆内存以及JVM运行时需要的内存。当executor端由于OOM时，多数是由于spark.executor.memory设置较小引起的。该参数一般可以根据表中单个文件的大小进行估计，但是如果是压缩表如ORC，则需要对文件大小乘以2~3倍，这是由于文件解压后所占空间要增长2~3倍。平台默认设置为2G。
   



    

     spark.yarn.executor.memoryOverhead

    

    ：Spark运行还需要一些堆外内存，直接向系统申请，如数据传输时的netty等。
   



    Spark根据spark.executor.memory+spark.yarn.executor.memoryOverhead的值向RM申请一个容器，当executor运行时使用的内存超过这个限制时，会被yarn kill掉。在Spark UI中相应失败的task的错误信息为：
   



    代码块
   



    Plain Text
   




Container killed by YARN for exceeding memory limits. XXX of YYY physical memory used. Consider boosting spark.yarn.executor.memoryOverhead.



    这个时候，适当调大spark.yarn.executor.memoryOverhead。平台默认设置为1024（1G），注意：该参数的单位为MB。但是，如果用户在代码中无限制的使用堆外内存。调大该参数没有意义。需要用户了解自己的代码在executor中的行为，合理使用堆内堆外内存。
   



    spark.sql.windowExec.buffer.spill.threshold：当用户的SQL中包含窗口函数时，并不会把一个窗口中的所有数据全部读进内存，而是维护一个缓存池，当池中的数据条数大于该参数表示的阈值时，spark将数据写到磁盘。该参数如果设置的过小，会导致spark频繁写磁盘，如果设置过大则一个窗口中的数据全都留在内存，有OOM的风险。但是，为了实现快速读入磁盘的数据，spark在每次读磁盘数据时，会保存一个1M的缓存。
   



    举例：当spark.sql.windowExec.buffer.spill.threshold为10时，如果一个窗口有100条数据，则spark会写9（(100 – 10)/10）次磁盘，在读的时候，会创建9个磁盘reader，每个reader会有一个1M的空间做缓存，也就是说会额外增加9M的空间。
   



    当某个窗口中数据特别多时，会导致写磁盘特别频繁，就会占用很大的内存空间作缓存。因此如果观察到executor的日志中存在大量如下内容，则可以考虑适当调大该参数，平台默认该参数为40960。
   



    代码块
   



    Plain Text
   




pilling data because number of spilledRecords crossed the threshold



    

    

     2.2 executor并发度

    

   



    

     spark.executor.cores

    

    ：单个executor上可以同时运行的task数。Spark中的task调度在线程上，该参数决定了一个executor上可以并行执行几个task。这几个task共享同一个executor的内存（spark.executor.memory+spark.yarn.executor.memoryOverhead）。适当提高该参数的值，可以有效增加程序的并发度，是作业执行的更快，但使executor端的日志变得不易阅读，同时增加executor内存压力，容易出现OOM。在作业executor端出现OOM时，如果不能增大spark.executor.memory，可以适当降低该值。平台默认设置为1。
   



    该参数是executor的并发度，和

    

     spark.dynamicAllocation.maxExecutors

    

    配合，可以提高整个作业的并发度。
   



    2.3 executor读取hive表时单task处理数据量/无shuffle作业小文件合并

   



    

     spark.hadoopRDD.targetBytesInPartition

    

    ：该参数是美团点评特有参数，目前还未反馈给社区。Spark在读取hive表时，默认会为每个文件创建一个task，如果一个SQL没有shuffle类型的算子，每个task执行完都会产生一个文件写回HDFS，这样就潜在存在小文件问题。该参数可以将多个文件放到一个task中处理，默认为33554432，即如果一个文件和另一个文件大小之和小于32M，就会被放到一个task钟处理。适当提高该值，可以降低调度压力，避免无shuffle作业产生过多小文件。
   



    2.4 GC优化（使用较少，当尝试其他调优方法均无效时可尝试此方法）

   



    executor的JVM参数传递方式为：set spark.executor.extraJavaOptions=”XXXXXXXXXX “。例如，set spark.executor.extraJavaOptions=”-XX:NewRatio=3 -XX:+UseG1GC”。
   



    注：所有的JVM参数必须写在一起，不能分开。bad case：set spark.executor.extraJavaOptions=”-XX:NewRatio=3 “; set spark.executor.extraJavaOptions=”-XX:+UseG1GC ” ;
   



    打开GC打印：-verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps
   



    full GC 频繁：内存不够用，调大spark.executor.memory，调小spark.executor.cores。
   



    minor GC频繁，而full GC比较少：可以适当提高Eden区大小-Xmn
   



    如果OldGen区快要满了，适当提高spark.executor.memory（平台默认2G）或适当降低spark.memory.fraction（平台默认为0.3）或适当提高-

    

     XX:NewRatio（老年代是年轻代的多少倍，一般默认是2）。

    
   



    如果spark.executor.memory调的很大且GC仍是程序运行的瓶颈，可以尝试启用G1垃圾回收器（-XX:+UseG1GC）
   



    修改了GC的参数一定要仔细观察GC的频率和时间。
   



    修改方法：set spark.executor.extraJavaOptions=”-XX:NewRatio=3 -XX:+UseG1GC …”
   



    3 driver指标：

   



    3.1 内存

   



    

     spark.driver.memory

    

    ：driver使用内存大小， 平台默认为10G，根据作业的大小可以适当增大或减小此值。
   



    3.2 GC优化

   



    通过set spark.driver.extraJavaOptions=”XXXXXXXXXX “设置，具体设置内容可参考2.4节，一般情况driver内存较大，可尝试启用G1垃圾回收器。
   




 






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