Spark 序列化问题全解

本文深入解析Spark中的序列化问题,包括Java序列化的概念、Spark为何需要序列化以及如何解决序列化错误。并提供了实用的解决方案。

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在Spark应用开发中,很容易出现如下报错:

org.apache.spark.SparkException: Task not serializable
  at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.ensureSerializable(ClosureCleaner.scala:304)
  at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.org$apache$spark$util$ClosureCleaner$$clean(ClosureCleaner.scala:294)
  at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.clean(ClosureCleaner.scala:122)
  at org.apache.spark.SparkContext.clean(SparkContext.scala:2058)
  ...
Caused by: java.io.NotSerializableException
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该报错意思是用户代码的transformation操作中包含不可序列化的对象引用。

本文主要从以下三个方面解释Spark 应用中序列化问题 。 
1、Java序列化含义? 
2、Spark代码为什么需要序列化? 
3、如何解决Spark序列化问题?

1、Java序列化含义?

Spark是基于JVM运行的进行,其序列化必然遵守Java的序列化规则。

序列化就是指将一个对象转化为二进制的byte流(注意,不是bit流),然后以文件的方式进行保存或通过网络传输,等待被反序列化读取出来。序列化常被用于数据存取和通信过程中。

对于java应用实现序列化一般方法:

  • class实现序列化操作是让class 实现Serializable接口,但实现该接口不保证该class一定可以序列化,因为序列化必须保证该class引用的所有属性可以序列化。

  • 这里需要明白,static和transient修饰的变量不会被序列化,这也是解决序列化问题的方法之一,让不能序列化的引用用static和transient来修饰。(static修饰的是类的状态,而不是对象状态,所以不存在序列化问题。transient修饰的变量,是不会被序列化到文件中,在被反序列化后,transient变量的值被设为初始值,如int是0,对象是null)

  • 此外还可以实现readObject()方法和writeObject()方法来自定义实现序列化。(具体用例见参考链接)

2、Spark的transformation操作为什么需要序列化?

Spark是分布式执行引擎,其核心抽象是弹性分布式数据集RDD,其代表了分布在不同节点的数据。Spark的计算是在executor上分布式执行的,故用户开发的关于RDD的map,flatMap,reduceByKey等transformation 操作(闭包)有如下执行过程: 
1. 代码中对象在driver本地序列化 
2. 对象序列化后传输到远程executor节点 
3. 远程executor节点反序列化对象 
4. 最终远程节点执行 
故对象在执行中需要序列化通过网络传输,则必须经过序列化过程。

3、如何解决Spark序列化问题?

如果出现NotSerializableException报错,可以在spark-default.xml文件中加入如下参数来开启SerializationDebugger功能类,从而可以在日志中打印出序列化出问题的类和属性信息。

spark.executor.extraJavaOptions  -Dsun.io.serialization.extendedDebugInfo=true
spark.driver.extraJavaOption -Dsun.io.serialization.extendedDebugInfo=true
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对于scala语言开发,解决序列化问题主要如下几点:

  • 在Object中声明对象 (每个class对应有一个Object)
  • 如果在闭包中使用SparkContext或者SqlContext,建议使用SparkContext.get() and SQLContext.getActiveOrCreate()
  • 使用static或transient修饰不可序列化的属性从而避免序列化。 
    注:scala语言中,class的Object

对于java语言开发,对于不可序列化对象,如果本身不需要存储或传输,则可使用static或trarnsient修饰;如果需要存储传输,则实现writeObject()/readObject()使用自定义序列化方法。

此外注意

对于Spark Streaming作业,注意哪些操作在driver,哪些操作在executor。因为在driver端(foreachRDD)实例化的对象,很可能不能在foreach中运行,因为对象不能从driver序列化传递到executor端(有些对象有TCP链接,一定不可以序列化)。所以这里一般在foreachPartitions或foreach算子中来实例化对象,这样对象在executor端实例化,没有从driver传输到executor的过程。

dstream.foreachRDD { rdd =>
  val where1 = "on the driver"
    rdd.foreach { record =>
      val where2 = "on different executors"
    }
  }
}
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参考资料: 
Avoid NotSerializable Error in Spark Job 
spark not serializable problem 
Spark Streaming / Tips on Running Streaming Apps inside Databricks 
Java 序列化的高级认识 
什么是writeObject 和readObject?可定制的序列化过程



https://blog.youkuaiyun.com/xwc35047/article/details/78411749



https://blog.youkuaiyun.com/xwc35047/article/details/78411749



在Apache Spark中,序列化是一个重要的概念,因为它涉及到在分布式环境中传输数据和对象。Spark在进行任务调度和数据传输时,需要将对象序列化成字节流,以便在网络中进行传输。序列化问题可能会导致性能瓶颈,因此理解和优化序列化是非常重要的。 ### 常见的序列化问题 1. **性能问题**:默认的Java序列化机制虽然方便,但性能较差。对于大规模数据处理,序列化和反序列化过程会成为瓶颈。 2. **类未找到**:在反序列化时,如果找不到相应的类,会导致`ClassNotFoundException`异常。 3. **版本不兼容**:在更新代码后,如果序列化对象的类定义发生变化,可能会导致反序列化失败。 ### 解决方案 1. **使用Kryo序列化**:Kryo是一个高效的Java序列化库,比Java默认的序列化机制快得多。Spark支持Kryo序列化,可以在配置中启用: ```scala val conf = new SparkConf() conf.set("spark.serializer", "org.apache.spark.serializer.KryoSerializer") ``` 启用Kryo后,可以注册需要序列化的类,以进一步提升性能: ```scala conf.registerKryoClasses(Array(classOf[MyClass1], classOf[MyClass2])) ``` 2. **优化数据结构**:尽量使用简单和扁平化的数据结构,避免嵌套过深的对象图。简单的数据结构在序列化时会更快,生成的数据也较小。 3. **避免不必要的对象创建**:在任务中尽量重用对象,避免频繁创建和销毁对象。可以通过对象池或静态对象来实现。 4. **使用广播变量**:对于需要在多个任务中共享的数据,可以使用广播变量。广播变量会在每个节点上缓存一份数据,避免了重复序列化和传输。 ### 总结 Spark中的序列化问题可能会显著影响性能,但通过使用高效的序列化库、优化数据结构和合理使用广播变量等方法,可以有效缓解这些问题
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