Spark 子模块 SparkSQL 的缓存管理分析

本文介绍了SparkSQL中CacheManager的工作原理及其与SparkCore缓存管理的区别。详细解析了通过InMemoryRelation和CachedRDDBuilder实现缓存的过程,并指出SparkSQL如何利用RDD的Storage.Level进行数据缓存。

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一、前言

1.相关版本:Spark Master branch(2018.11, compiled-version spark-2.4.1)

2. SparkSQL 的CacheManager 独立于SparkCore 的 CacheManager(SparkCore的缓存管理机制详见:https://blog.youkuaiyun.com/don_chiang709/article/details/84065510文章的 Spark 子模块 Storage 的Cache Manager段落)

二、SparkSQL 的CacheManager

1. 关键的函数(cacheQuery/buildBuffers)及类(InMemoryRelation/CachedRDDBuilder/InMemoryTableScanExec)列表如下:

 

step1) 当用户显式/隐式调用cacheTable接口时,会先创建LinkedList里的InMemoryRelation,而InMemoryRelation由入参CachedRDDBuilder构建。

step2)当SparkPlan真正执行的时候,会调用cachedColumnBuffers检测是否缓存了,如果没有,就调用buildBuffers缓存起来。注意默认的Storage.Level是Memory_And_disk.

总结:

SparkSQL 的缓存管理最终依靠RDD的Storage.Level来缓存数据。

参考:

Spark Sql 之 cacheTable: https://www.jianshu.com/p/a71084447b1e

Spark SQL 源码分析之 In-Memory Columnar Storage 之 cache table: https://blog.youkuaiyun.com/oopsoom/article/details/39525483 

 

<think>好的,我现在需要帮助用户了解Spark SQL中CTE(公共表表达式)的用法,包括语法、示例以及可能的问题。首先,我得确认自己对CTE的理解是否正确。CTE在SQL中通常用于简化复杂查询,通过创建临时结果集,可以在一个查询中多次引用,提高可读性。Spark SQL作为基于Hive的查询引擎,应该支持标准的WITH子句来实现CTE。 接下来,用户需要的是使用指南、示例和语法说明。我需要确保覆盖这些方面。首先,语法部分,标准的CTE语法是WITH后跟CTE名称和列别名,然后是AS和子查询,接着主查询引用这些CTE。例如: WITH cte_name (col1, col2) AS ( SELECT ... ) SELECT ... FROM cte_name ... 然后,给出一个具体的示例,比如使用CTE处理用户订单数据,分步骤展示如何定义CTE并在主查询中使用。可能需要包括多个CTE,展示链式使用的情况,比如先过滤年龄大于18的用户,再计算平均订单金额,最后排序。 同时,要注意用户提供的引用内容。引用[1]提到了Spark SQL的Catalyst优化器,所以在解释时可以提到CTE在逻辑计划中的处理方式,可能Catalyst会对CTE进行优化,比如谓词下推或投影修剪。但用户示例中的explain(extended=True)可以展示优化过程,但可能不需要深入,除非用户特别询问性能优化。 引用[2]和[3]涉及到Spark 3.0的语法变化和缓存表,虽然用户的问题是关于CTE的,但可能需要注意到CTE和临时视图的区别,比如CTE仅在查询执行期间存在,而临时视图可以通过createOrReplaceTempView创建,并在会话中持续存在。此外,缓存表(CACHE TABLE)和CTE的不同,CTE不涉及物化数据,而缓存表会持久化存储。 用户可能的问题可能包括CTE的性能影响、是否支持递归(在Spark SQL中通常不支持递归CTE,但需要确认版本支持情况),以及如何处理多个CTE的依赖关系。此外,语法错误常见的地方,比如在WITH子句中使用逗号分隔多个CTE,或者在子查询中引用未定义的CTE。 在示例部分,可能需要用用户提供的引用中的表结构,比如来自引用[1]的orders表,包含user_id, age, order_amount字段。这样示例更贴近用户之前的上下文,增加相关性。例如: WITH filtered_orders AS ( SELECT age, order_amount FROM orders WHERE age > 18 ), avg_orders AS ( SELECT age, AVG(order_amount) AS avg_amount FROM filtered_orders GROUP BY age ) SELECT * FROM avg_orders ORDER BY avg_amount DESC; 然后结合引用[1]中的Spark代码,展示如何在PySpark中执行这个查询,并可能使用.explain()来显示执行计划,说明Catalyst如何优化CTE。 需要注意CTE在Spark中的执行是否会被优化为子查询内联,或者是否有优化器自动处理。比如,多次引用同一个CTE是否会导致重复计算,或者Catalyst是否会将其物化以避免重复工作。这可能影响性能建议,比如对于重复使用的CTE,可能需要显式缓存。 另外,用户可能遇到的常见问题,比如在CTE中使用聚合函数时的分组问题,或者在CTE中引用其他CTE时的顺序问题。例如,必须先定义CTE,然后才能在后续CTE或主查询中使用。 还需要确认Spark SQL的版本兼容性,比如某些CTE功能是否在旧版本中不可用。根据引用[2],Spark 3.0对某些语法进行了限制,但CTE属于标准SQL,应该不受影响,但需要确认是否存在已知问题。 最后,生成相关问题时要围绕CTE的使用,比如性能优化、与临时视图的区别、递归支持、错误处理等。</think>### Spark SQL CTE使用指南 #### 一、CTE语法 CTE(公共表表达式)通过`WITH`子句定义,语法结构如下: ```sql WITH cte_name [(列别名)] AS ( -- 子查询 ) SELECT ... FROM cte_name [JOIN...]; ``` - **支持链式定义**:可定义多个CTE,用逗号分隔。 - **作用域**:仅在当前查询内有效,不存储到元数据库。 #### 二、使用场景 1. **简化复杂查询**:将多步骤逻辑拆解为可读性更强的模块。 2. **避免重复子查询**:减少代码冗余。 3. **递归查询(有限支持)**:Spark 3.0+支持有限递归场景[^1]。 #### 三、示例演示 **数据准备**:假设存在表`orders`(字段:`user_id`, `age`, `order_amount`)[^1]。 **需求**:计算年龄>18用户的各年龄段平均订单金额,并按金额降序排序。 ```sql WITH filtered_orders AS ( SELECT age, order_amount FROM orders WHERE age > 18 -- 过滤条件 ), avg_orders AS ( SELECT age, AVG(order_amount) AS avg_amount FROM filtered_orders GROUP BY age -- 聚合计算 ) SELECT age, avg_amount FROM avg_orders ORDER BY avg_amount DESC; -- 结果排序 ``` **PySpark执行**: ```python # 使用引用[1]中的SparkSession query = """ WITH filtered_orders AS (...) SELECT age, avg_amount FROM avg_orders... """ result = spark.sql(query) result.show() # 查看逻辑计划(Catalyst优化过程) spark.sql(query).explain(extended=True) # 输出包含CTE优化步骤 ``` #### 四、注意事项 1. **性能优化**: - CTE在逻辑计划中会被Catalyst优化器内联展开,**不自动缓存结果**。若需重用,可结合`CACHE TABLE`[^3]。 - 避免多层嵌套CTE导致执行计划复杂度上升。 2. **语法限制**: - CTE必须位于查询最开头,且`WITH`后直接跟CTE名称。 - 不支持跨查询复用(需通过临时视图替代)。 3. **与临时视图对比**: | 特性 | CTE | 临时视图 (`createTempView`) | |--------------------|------------------------------|------------------------------| | 作用域 | 单次查询内 | 整个Spark会话 | | 存储方式 | 逻辑定义,无物理存储 | 逻辑定义,无物理存储 | | 优化器处理 | 可能被内联优化 | 可能被Catalyst优化[^1] | #### 五、常见问题解决 **问题1:CTE中引用未定义的列** ```sql WITH cte AS (SELECT invalid_col FROM orders) SELECT * FROM cte; -- 报错:invalid_col不存在 ``` **方案**:检查子查询字段是否存在于源表。 **问题2:递归CTE报错** Spark默认**不支持递归CTE**,需确认版本兼容性(Spark 3.0+部分场景支持)。 ---
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