Spark SQL简介
Shark
Shark即Hive On Spark，Shark再HiveQL方面重用了Hive中HiveQL的解析器、编译器、优化器，可以近似认为仅将物理执行计划从MapReduce作业替换成了Spark作业，通过Hive的HiveQL解析，把HiveQL翻译成Spark上的RDD操作
但是Shark存在两个问题：
- 不方便添加新的优化策略，依赖Hive的计划优化（针对MapReduce）
- MapReduce是进程级并行，Spark是线程级并行，导致线程安全问题
因此需要一个新的类SQL组件，就出现了Spark SQL。
Spark SQL架构
整体上，与Hive架构类似，具有解析器、优化器、编译器、执行器。将SQL语句转换为抽象语法树，然后把抽象语法树转换成逻辑执行计划，接着优化逻辑执行计划，最后将逻辑执行计划转换为物理执行计划，并执行。
从HQL被解析为抽象语法树AST后，后面组件代码全部由Spark重写。编译器被替换为Catalyst（函数式关系查询优化框架）。
小结
Spark SQL提供了DataFrame API，可以对内部和外部的数据源执行各种关系操作，其次支持大量数据分析算法，可以提高机器学习算法的数据处理能力。
DataFrame
大数据时代，用户需要读取结构化数据，也要读取大量非结构化数据。于是增加了DataFrame，具有模式信息的RDD，使用户可以在Spark SQL执行SQL语句，数据既可以来之RDD，也可以来自Hive、HDFS、Cassandra等外部数据源，还可以是JSON格式的数据。
DataFrame与RDD的区别
- Spark能够轻松从MySQL转换到DataFrame
- RDD是分布式的Java对象集合，对象内部结构对于RDD来说是未知的
- DataFrame以RDD为基础，但提供了详细的结构信息
DataFrame的创建
从Spark2.0开始Spark使用SparkSession接口替代SQLContext和HiveContext接口实现对数据加载、转换、处理等功能。
SparkSession支持从不同的数据源加载数据，并把数据转换成DataFrame，并支持把DataFrame转换成表，然后用SQL语句操作数据，也提供了其他依赖于Hive的功能支持。
from pyspark import SparkContext,SparkConf
from pyspark.sql import SparkSession
spark = SparkSession.bulder.config(conf = SparkConf()).getOrCreate()
在pyspark里，会自动生成sc和spark对象，分别为SparkContext和SparkSession
//读取text,json,parquet
spark.read.text("people.txt")
spark.read.json("people.json")
spark.read.parquet("people.parquet")
spark.read.format("text").load("people.txt")
spark.read.format("json").load("people.json")
DataFrame保存
//df为DataFrame
df.write.txt("people.txt")
df.write.json("people.json")
df.write.format("text").save("people.txt")
df.write.format("json").save("people.json")
DataFrame操作
- .printSchema()，打印模式信息，显示结构信息
- .select()，选取列的信息
- .show()，显示信息
- .filter()，过滤条件
- .groupBy()，分组
- .count()，统计
- .sort()，排序
利用反射机制推断RDD
实现RDD和DataFrame的转换
from pyspark.sql import Row
//RDD转换DataFrame，先生成Row对象
people = spark.SparkContext.textFile("people.txt").
map(lambda line:line.split(",")).
map(lambda p:Row(name=p[0],age=int(p[1])))
schemaPeople = spark.createDataFrame(people)
//把DataFrame注册成临时表，才能查询使用
schemaPeople.createOrReplaceTempView("people")
//DataFrame每一个元素都是一行记录，包含两个字段，用p.name和p.age来获取值
personsDF = spark.sql("select name,age from people where age > 20")
//DataFrame转换成RDD
personsRDD = personsDF.rdd.map(lambda p:"Name:"+p.name+","+"Age:"+str(p.age))
personsRdd.foreach(print)
使用编程方式定义RDD模式
当无法得知模式结构时，需要采用编程方式定义RDD模式
- 第一步：制作表头
- 第二步：制作记录，使用Row对象
- 第三步：拼接表头，表记录
//生成表头
schemaString = "name age"
//fields = [name,age] StringType类型 NULL为TRUE
fields = [StructField(field_name,StringType(),True) for field_name in schemaString.split(" ")]
schema = StructType(fields)
//生成表记录
lines = spark.spark>context.textFile("people.txt")
parts = lines.map(lambda x:x.split(","))
people = parts.map(lambda p:Row(p[0],p[1].strip()))
//把表头和表记录连接
schemaPeople = spark.createDataFrame(people,schema)
//注册临时表
schemaPeople.createOrReplaceTempView("people")
result = spark.sql("SELECT name,age FROM people")
result.show()
读写MySQL
先安装MySQL的JDBC驱动程序，放到spark/jars
读取数据
//.option()函数配置数据库等信息
jdbcDF = spark.read.format("jdbc")
.option("driver","com.mysql.jdbc.Driver")
.option("url","jdbc:mysql://localhost:3306/spark").option("dbtable","student")
.option("user","root").option("password","root").load()
jdbcDF.show()
写入数据
from pyspark.sql import Row
from pyspark.sqLtypes import *
from pyspark import SparkContext,SparkConf
from pyspark.sql import SparkSession
spark = SparkSession.build.config(conf = SparkConf()).getOrCreate()
//设置模式信息
schema = StructType([StructField("id",IntegerType(),True),StructField("name",StringType(),True),StructField("gender",StringType(),True),StructField("age",IntegrType(),True)])
//设置两条信息
studentRDD = spark.sparkContext.parallelize(["3 name1 M 21","4 name2 M 22"]).map(lambda x:x.split(" "))
rowRDD = studentRdd.map(lambda p:Row(int(p[0].strip()),p[1].strip(),p[2].strip(),int(p[3])))
//连接Row对象和模式信息
studentDF = spark.createDataFrame(rowRDD,schema)
//设置数据库信息，并写入
prop={}
prop['user']='root'
prop['password']='root'
prop['driver']='com.mysql.jdbc.Driver'
studentDF.write.jdbc("jdbc:mysql://localhost:3306/spark","student","append",prop)