HashPartitioner 是如何工作的?

How does HashPartitioner work?

我阅读了 HashPartitioner 的文档。不幸的是,除了 API 调用外,没有太多解释。我假设 HashPartitioner 根据键的散列对分布式集进行分区。例如,如果我的数据是

(1,1), (1,2), (1,3), (2,1), (2,2), (2,3)

所以分区器会将其放入不同的分区,相同的键落在同一个分区中。但是我不明白构造函数参数的意义

new HashPartitoner(numPartitions) //What does numPartitions do?

对于上面的数据集,如果我这样做,结果会有什么不同

new HashPartitoner(1)
new HashPartitoner(2)
new HashPartitoner(10)

那么 HashPartitioner 实际上是如何工作的?

RDD 是分布式的,这意味着它被分成了一些部分。每个分区都可能位于不同的机器上。带有参数 numPartitions 的散列分区器按以下方式选择在哪个分区上放置对 (key, value)

  1. 恰好创建 numPartitions 个分区。
  2. 在编号为 Hash(key) % numPartitions
  3. 的分区中放置 (key, value)

好吧,让你的数据集稍微有趣一点:

val rdd = sc.parallelize(for {
    x <- 1 to 3
    y <- 1 to 2
} yield (x, None), 8)

我们有六个元素:

rdd.count
Long = 6

没有分区器:

rdd.partitioner
Option[org.apache.spark.Partitioner] = None

和八个分区:

rdd.partitions.length
Int = 8

现在让我们定义一个小助手来计算每个分区的元素数量:

import org.apache.spark.rdd.RDD

def countByPartition(rdd: RDD[(Int, None.type)]) = {
    rdd.mapPartitions(iter => Iterator(iter.length))
}

由于我们没有分区器,我们的数据集在分区之间均匀分布 ():

countByPartition(rdd).collect()
Array[Int] = Array(0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1)

现在让我们重新划分我们的数据集:

import org.apache.spark.HashPartitioner
val rddOneP = rdd.partitionBy(new HashPartitioner(1))

由于传递给 HashPartitioner 的参数定义了我们期望一个分区的分区数:

rddOneP.partitions.length
Int = 1

因为我们只有一个分区,所以它包含所有元素:

countByPartition(rddOneP).collect
Array[Int] = Array(6)

请注意,洗牌后值的顺序是不确定的。

同样的方法,如果我们使用 HashPartitioner(2)

val rddTwoP = rdd.partitionBy(new HashPartitioner(2))

我们将得到 2 个分区:

rddTwoP.partitions.length
Int = 2

由于rdd是按关键数据分区的,数据不会再均匀分布了:

countByPartition(rddTwoP).collect()
Array[Int] = Array(2, 4)

因为有三个键,只有两个不同的值 hashCode mod numPartitions 这里没有什么意外的:

(1 to 3).map((k: Int) => (k, k.hashCode, k.hashCode % 2))
scala.collection.immutable.IndexedSeq[(Int, Int, Int)] = Vector((1,1,1), (2,2,0), (3,3,1))

确认以上:

rddTwoP.mapPartitions(iter => Iterator(iter.map(_._1).toSet)).collect()
Array[scala.collection.immutable.Set[Int]] = Array(Set(2), Set(1, 3))

最后 HashPartitioner(7) 我们得到七个分区,三个非空分区,每个分区有 2 个元素:

val rddSevenP = rdd.partitionBy(new HashPartitioner(7))
rddSevenP.partitions.length
Int = 7
countByPartition(rddTenP).collect()
Array[Int] = Array(0, 2, 2, 2, 0, 0, 0)

总结和注释

  • HashPartitioner 接受一个定义分区数的参数
  • 使用 hash 个键将值分配给分区。 hash 函数可能因语言而异(Scala RDD 可能使用 hashCodeDataSets 使用 MurmurHash 3、PySpark、portable_hash)。

    在这种简单的情况下,key 是一个小整数,您可以假设 hash 是一个身份 (i = hash(i))。

    Scala API 使用 nonNegativeMod 根据计算的哈希确定分区,

  • 如果密钥分布不均匀,您可能会遇到部分集群空闲的情况

  • 键必须是可散列的。您可以查看我对 to read about PySpark specific issues. Another possible problem is highlighted by HashPartitioner documentation:

    的回答

    Java arrays have hashCodes that are based on the arrays' identities rather than their contents, so attempting to partition an RDD[Array[]] or RDD[(Array[], _)] using a HashPartitioner will produce an unexpected or incorrect result.

  • 在Python 3 中,您必须确保散列是一致的。参见

  • 哈希分区器既不是单射也不是满射。多个键可以分配给一个分区,一些分区可以保留为空。

  • 请注意,当前基于散列的方法与 REPL 定义的案例结合使用时在 Scala 中不起作用 类 ().

  • HashPartitioner(或任何其他 Partitioner)随机排列数据。除非在多个操作之间重复使用分区,否则它不会减少要混洗的数据量。

HashPartitioner.getPartition 方法以 key 作为参数,returns 分区的 index钥匙属于。分区程序必须知道有效索引是什么,因此它 returns 数字在正确的范围内。分区数通过 numPartitions 构造函数参数指定。

实现returns大致key.hashCode() % numPartitions。有关详细信息,请参阅 Partitioner.scala