如果熟悉 Hadoop MapReduce 中的 shuffle 过程,可能会按照 MapReduce 的思路去想象 Spark 的 shuffle 过程。然而,它们之间有一些区别和联系。

从 high-level 的角度来看,两者并没有大的差别。

从 low-level 的角度来看,两者差别不小。 Hadoop MapReduce 是 sort-based,进入 combine() 和 reduce() 的 records 必须先 sort。这样的好处在于 combine/reduce() 可以处理大规模的数据,因为其输入数据可以通过外排得到(mapper 对每段数据先做排序,reducer 的 shuffle 对排好序的每段数据做归并)。目前的 Spark 默认选择的是 hash-based,通常使用 HashMap 来对 shuffle 来的数据进行 aggregate,不会对数据进行提前排序。如果用户需要经过排序的数据,那么需要自己调用类似 sortByKey() 的操作;如果你是Spark 1.1的用户,可以将spark.shuffle.manager设置为sort,则会对数据进行排序。在Spark 1.2中,sort将作为默认的Shuffle实现。

从实现角度来看,两者也有不少差别。

如果我们将 map 端划分数据、持久化数据的过程称为 shuffle write,而将 reducer 读入数据、aggregate 数据的过程称为 shuffle read。那么在 Spark 中,问题就变为怎么在 job 的逻辑或者物理执行图中加入 shuffle write 和 shuffle read 的处理逻辑?以及两个处理逻辑应该怎么高效实现?


相比 MapReduce 固定的 shuffle-combine-merge-reduce 策略,Spark 更加灵活,会根据不同的 transformation() 的语义去设计不同的 shuffle-aggregate 策略,再加上不同的内存数据结构来混搭出合理的执行流程。

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作者:Lijie Xu
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来源:知乎
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1. 从逻辑角度来讲,Shuffle 过程就是一个 GroupByKey 的过程,两者没有本质区别。
只是 MapReduce 为了方便 GroupBy 存在于不同 partition 中的 key/value records,就提前对 key 进行排序。Spark 认为很多应用不需要对 key 排序,就默认没有在 GroupBy 的过程中对 key 排序。

2. 从数据流角度讲,两者有差别。
MapReduce 只能从一个 Map Stage shuffle 数据,Spark 可以从多个 Map Stages shuffle 数据(这是 DAG 型数据流的优势,可以表达复杂的数据流操作,参见 CoGroup(), join() 等操作的数据流图 SparkInternals/4-shuffleDetails.md at master · JerryLead/SparkInternals · GitHub)。

3. Shuffle write/read 实现上有一些区别。
以前对 shuffle write/read 的分类是 sort-based 和 hash-based。MapReduce 可以说是 sort-based,shuffle write 和 shuffle read 过程都是基于key sorting 的 (buffering records + in-memory sort + on-disk external sorting)。早期的 Spark 是 hash-based,shuffle write 和 shuffle read 都使用 HashMap-like 的数据结构进行 aggregate (without key sorting)。但目前的 Spark 是两者的结合体,shuffle write 可以是 sort-based (only sort partition id, without key sorting),shuffle read 阶段可以是 hash-based。因此,目前 sort-based 和 hash-based 已经“你中有我,我中有你”,界限已经不那么清晰。

4. 从数据 fetch 与数据计算的重叠粒度来讲,两者有细微区别。
MapReduce 是粗粒度,reducer fetch 到的 records 先被放到 shuffle buffer 中休息,当 shuffle buffer 快满时,才对它们进行 combine()。而 Spark 是细粒度,可以即时将 fetch 到的 record 与 HashMap 中相同 key 的 record 进行 aggregate。

5. 从性能优化角度来讲,Spark考虑的更全面。
MapReduce 的 shuffle 方式单一。Spark 针对不同类型的操作、不同类型的参数,会使用不同的 shuffle write 方式。比如 Shuffle write 有三种实现方式:



DolphinScheduler和hadoop区别 hadoop和spark的shuffle区别_sed



其中 Serialized sorting 方式既可以使用堆内内存,也可以使用堆外内存。更多的细节就不详述了,感兴趣可以看相关的实现类。