Spark学习之路(十)——Spark Streaming

本文深入解析Spark Streaming的工作原理,包括离散流(DStream)概念、基本输入数据源创建、DStream检查点、输出操作及状态操作等核心内容,同时介绍滑动窗口操作和结构化流处理,帮助读者全面理解Spark流处理机制。

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1、Spark Streaming工作方式

在这里插入图片描述
Spark Streaming引入了离散流(DStream)的概念。DStream本质上是存储在一系列RDD中的批数据,每个批代表一个时间窗口内的数据,时间窗口长度通常为秒级。

2、创建StreamingContext

from pyspark.streaming import StreamingContext
ssc = StreamingContext(sc, batchDuration=1)
……
# 初始化数据流
# DStream转化操作
……
ssc.start()
……
# ssc.stop()或ssc.awaitTermination()

离散流(DStream)是Spark Streaming的基本编程对象。Dstream表示从连续的数据流创建的连续的一系列RDD,其中每个底层RDD表示数据流在一个时间窗口内的数据。
DStream支持两种类型的操作:转化操作和输出操作,输出操作类似于RDD的行动操作。

3、创建DStream的基本输入数据源

①.socketTextStream()
语法:StreamingContext.socketTextStream(hostname, port, storageLevel=StorageLevel(Ture, True, False, False, 1))
功能:.socketTextStream()方法可从参数hostname和参数port定义的TCP输入源创建DStream。参数storageLevel定义DStream的存储级别,默认为MEMORY_AND_DISK_SER。

②.textFileStream()
语法:StreamingContext.textFileStream(directory)
功能:.textFileStream()方法可监控当前系统或应用配置所指定的HDFS上的一个目录,从而创建DStream。.textFileStream()监听参数directory所指定的目录中新文件的创建,并捕获写入的数据,作为流式数据源。

4、DStream检查点

①StreamingContext.checkpoint()
语法:StreamingContext.checkpoint(directory)
功能:StreamingContext.checkpoint()方法让DStream操作可以定期保存检查点,以实现耐久性和容错性。参数directory一般配置为HDFS中的目录,用于持久化检查点数据。

②DStream.checkpoint()
语法:DStream.checkpoint(interval)
功能:DStream.checkpoint()方法可定期保存特定DStream中包含的RDD的检查点。参数interval是以秒为单位的时间,表示每隔interval秒DStream底层的RDD就会保存一次检查点。

5、DStream输出操作

①.pprint()
语法:DStream.pprint(num=10)
功能:.pprint()方法打印DStream中每个RDD的前几个元素,元素数量通过参数num指定,默认为10。

②.saveAsTextFile()
语法:DStream.saveAsTextFile(prefix, suffix-=None)
功能:.saveAsTextFile()方法把DStream底层的各个RDD保存为目标文件系统(本地文件系统、HDFS或其他文件系统)。

③.foreachRDD()
语法:DStream.foreachRDD(func)
功能:.foreachRDD()方法把参数func指定的函数应用于DStream底层的每个RDD。foreachRDD()方法由运行该流处理应用的驱动器进程执行,通常会强制触发DStream底层RDD的计算。

6、DStream状态操作

①updateStateByKey()
语法:DStream.updateStateByKey(undateFunc, numPartitions=None)
功能:.updateStateByKey()方法返回一个新的有状态DStream,根据对之前的状态和新的键应用参数updateFunc指定的函数所得的结果更新各键的状态。
.updateByKey()方法的参数updateFunc指定的函数预期接收键值对作为输入,并返回相应的键值对作为输出,键值对的值根据undateFunc函数进行更新。
#注:使用updateByKey()方法和创建更新有状态DStream之前,必须先在StreamingContext中使用ssc.checkpoint(directory)打开检查点机制。

7、滑动窗口操作

(.window()、.countByWindow()、.reduceBy-Window()、.reduceByKeyAndWindow()、.countByValueAndWindow())
①.window()
语法:DStream.window(windowLength, slideInterval)
功能:.window()方法从指定的输入DStream的批返回一个新的DStream。.window()方法每隔参数slideInterval指定的时间间隔创建一个新的DStream对象,其中的元素是输入DStream中由参数windowLength指定的元素。
#注:参数slideInterval和windowLength都必须是StreamingContext所设置的batchDuration的倍数。

②.reduceByKeyAndWindow()
语法:DStream.reduceByKeyAndWindow(func, invFunc, windowDuration, slideDuration=None, numPartitions=None, filterFunc=None)
功能:.reduceByKeyAndWindow()方法通过对参数windowDuration和slideDuration定义的滑动窗口执行参数func指定的归约函数,创建新的DStream。参数invFunc是参数func的逆函数,引入参数invFunc是为了高效地从之前的窗口中移除(减去)不用的计数。参数filterFunc可筛选出过期的键值对。

8、结构化流处理

Spark中的流处理不仅仅适用于RDD API。通过使用结构化流处理(structured streaming),Spark Streaming可实现与Spark DataFrame API的完整结合。使用结构化流处理时,流式数据源可看作不断写入数据的无限的表。

### 回答1: Spark是一种大数据处理的框架,它可以处理大量的数据并进行分析。初学者可以通过学习Spark的基本概念和使用方法,了解Spark的工作原理和应用场景。在学习Spark的过程中,需要掌握Spark的核心组件和API,例如Spark Core、Spark SQL、Spark Streaming等。此外,还需要学习Spark的部署和调优,以及与其他大数据技术的集成。 ### 回答2: Spark是一种基于内存的分布式计算框架,是大数据处理中最流行的技术之一。Spark简单易用,能够快速地处理海量数据,尤其是在机器学习和数据挖掘领域中表现突出。本文将从初识Spark的角度入手,介绍Spark的基本概念和使用。 一、Spark的基本概念 1. RDD RDD全称为Resilient Distributed Datasets,中文意思是弹性分布式数据集,它是Spark的核心数据结构。RDD是一个不可变的分布式的对象集合,可以跨越多个节点进行并行处理。一个RDD可以分为多个分区,每个分区可以在不同的节点上存储。 2. DAG DAG即Directed Acyclic Graph(有向无环图),它是Spark中的一个概念,用来表示作业的依赖关系。Spark将一个作业拆分成一系列具有依赖关系的任务,每个任务之间的依赖形成了DAG。 3. 窄依赖和宽依赖 对于一个RDD,如果一个子RDD的每个分区只依赖于父RDD的一个分区,这种依赖就称为窄依赖。如果一个子RDD的每个分区依赖于父RDD的多个分区,这种依赖就称为宽依赖。宽依赖会影响Spark的性能,应尽量避免。 二、Spark的使用 1. 安装Spark 要使用Spark,首先需要在本地或者集群上安装Spark。下载安装包解压缩即可,然后设置环境变量,即可在命令行中运行Spark。 2. Spark Shell Spark Shell是Spark的交互式命令行界面,类似于Python的交互式控制台,可以快速测试Spark代码。在命令行中输入spark-shell即可进入。 3. Spark应用程序 除了Spark Shell,Spark还支持以应用程序的形式运行。要创建一个Spark应用程序,可以使用Scala、Java、Python等语言进行编写。使用Spark API,读取数据、处理数据、保存数据等操作都可以通过编写代码完成。 总之,Spark是一种优秀的分布式计算框架,能够在海量数据处理中发挥出强大的作用。初学者可以从掌握RDD、DAG、依赖关系等基本概念开始,逐步深入学习Spark的使用。 ### 回答3: Spark是一种快速、分布式数据处理框架,它能够在成千上万个计算节点之间分配数据和计算任务。Spark的优势在于它支持多种语言和数据源,可以在内存中快速存储和处理数据。 在初学Spark时,我们需要对Spark的架构和核心组件有一些了解。首先,Spark的核心组件是Spark Core,它是一个可以用于建立各种应用程序的计算引擎。与此同时,Spark持有丰富的库,包括Spark SQL、Spark Streaming、MLLib和GraphX等,以支持在各种数据类型(文本、图像、视频、地理定位数据等)上运行各种算法。 若想要在Spark中进行任务,有两种编程API可供选择:Spark的核心API和Spark的SQL及DataFrame API。Spark的核心API基于RDDs(弹性分布式数据集),它是不可变的分布式对象集合,Spark使用RDD来处理、缓存和共享数据。此外,Spark的SQL及DataFrame API提供了更高层次的语言,可以处理结构化和半结构化数据。 除了组件和API之外,我们还需要了解Spark的4个运行模式:本地模式、Standalone模式、YARN模式和Mesos模式。本地模式由单个JVM上单个线程(本地模式)或四个线程(local[*]模式)运行。Standalone通常用于小规模集群或开发和测试环境。在YARN或Mesos模式下,Spark将任务提交给集群管理器,并通过管理器分配和管理资源。 总体来说,初学Spark时,我们需要了解Spark的核心组件、编程API和运行模式。熟悉这些概念以及Spark的架构,可以帮助我们更好地理解Spark和构建高效且可扩展的Spark应用程序。
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