自定义Spark Partitioner提升es-hadoop Bulk效率
自定义Spark Partitioner提升es-hadoop Bulk效率
前言
之前写过一篇文章，如何提高ElasticSearch 索引速度。除了对ES本身的优化以外，我现在大体思路是尽量将逻辑外移到Spark上,Spark的分布式计算能力强，cpu密集型的很适合。这篇文章涉及的调整也是对SparkES 多维分析引擎设计 中提及的一个重要概念“shard to partition ,partition to shard ” 的实现。不过目前只涉及到构建索引那块。
问题描述
当你bulk数据到集群，按照ElasticSearch Bulk 源码解析所描述的:
接着通过executeBulk方法进入原来的流程。在该方法中，对bulkRequest.requests 进行了两次for循环。 第一次判定如果是IndexRequest就调用IndexRequest.process方法，主要是为了解析出timestamp,routing,id,parent 等字段。 第二次是为了对数据进行分拣。大致是为了形成这么一种结构：
第二次就是对提交的数据进行分拣，然后根据route/_id 等值找到每个数据所属的Shard，最后将数据发送到对应Shard所在的Node节点上。
然而这导致了两个问题：
- ES Node之间会形成N*N个连接，消耗掉过多的bulk线程
- 出现了很多并不需要的网络IO
所以我们希望能够避免这种情况。
Spark Partition to ES Shard
我们希望能够将分拣的逻辑放到Spark端，保证Spark 的Partition 和ES的Shard 一一对应，并且实现特定的Partitoner 保证数据到达ES都会被对应的Shard所在的节点直接消费，而不会再被转发到其他节点。
经过我的实际测试，做了该调整后，写入QPS有两倍以上的提升
理论基础
这里的理论基础自然是es-hadoop项目。
类的调用路径关系为：
EsSpark ->
EsRDDWriter ->
RestService ->
RestRepository ->
RestClient ->
NetworkClient ->
CommonsHttpTransport简单介绍下他们的作用：
- EsSpark, 读取ES和存储ES的入口。通过隐式转换，会显得更Spark.
- EsRDDWriter ,调用RestService创建PartitionWriter,对ES进行数据写入
- RestService，负责创建 RestRepository，PartitionWriter
- RestRepository，bulk高层抽象，底层利用NetworkClient做真实的http请求，另外也维护Buffer相关的，典型比如积攒了多少条，多少M之后进行flush等。
- NetworkClient 对 CommonsHttpTransport的封装，主要添加了一些节点校验功能。
- CommonsHttpTransport 你可以认为是对HttpClient的一个封装
原来我以为需要对es-hadoop项目的源码进行修改才能实现前面提到的逻辑。事实上基于es-hadoop很容易实现上面提到的需求。
我们现在解释下为什么不需要修改源码。
在RestService类里，构建RestRepository的时候，会判定是多索引还是单索引。对应代码如下：
RestRepository repository = (iformat.hasPattern() ?
initMultiIndices(settings, currentSplit, resource, log) :
initSingleIndex(settings, currentSplit, resource, log));这里我们只解析单索引部分代码，在对应的initSingleIndex方法里有如下代码：
int bucket = currentInstance % targetShards.size();
Shard chosenShard = orderedShards.get(bucket);
Node targetNode = targetShards.get(chosenShard);先简要说明下几个参数变量。
- targetShards 是索引所有的主分片到对应Node节点的映射。
- orderedShards 则是根据shardId 顺序排序Shard集合
- currentInstance 是partitionId
因为我们已经通过partitioner 将partitionId 转化为shardId，
,也就是partitionId X 里的数据，都是属于shardId 为X。 也就是说currentInstance == partitionId == shardId。
下面是我们推导出来的关系：
- currentInstance < targetShards.size()
- bucket == currentInstance == partitionId == shardId
- targetNode 持有ShardId=currentInstance 的Primary Shard
所以这段代码实际完成了partitionId 到 targetNode的映射关系。
ESShardPartitioner 实现
涉及到这块的主要有 es-hadoop 的mr以及 spark模块。在mr模块里包含了ES的分片规则实现。 spark 模块则包含ESShardPartitioner类。
代码如下：
package org.elasticsearch.spark
import ....
class ESShardPartitioner(settings:String) extends Partitioner {
protected val log = LogFactory.getLog(this.getClass())
protected var _numPartitions = -1
override def numPartitions: Int = {
val newSettings = new PropertiesSettings().load(settings)
val repository = new RestRepository(newSettings)
val targetShards = repository.getWriteTargetPrimaryShards(newSettings.getNodesClientOnly())
repository.close()
_numPartitions = targetShards.size()
_numPartitions
}
override def getPartition(key: Any): Int = {
val shardId = ShardAlg.shard(key.toString(), _numPartitions)
shardId
}
}
public class ShardAlg {
public static int shard(String id, int shardNum) {
int hash = Murmur3HashFunction.hash(id);
return mod(hash, shardNum);
}
public static int mod(int v, int m) {
int r = v % m;
if (r < 0) {
r += m;
}
return r;
}
}使用方式如下：
......partitionBy(new ESShardPartitioner(settings)).foreachPartition { iter =>
try {
val newSettings = new PropertiesSettings().load(settings)
//创建EsRDDWriter
val writer = EsRDDCreator.createWriter(newSettings.save())
writer.write(TaskContext.get(), iter.map(f => f._2))
}不过这种方式也是有一点问题，经过partition 后，Spark Partition Num==ES Primary Shard Num，这样会使得Spark写入并发性会受到影响。
这个和Spark Streaming 里KafkaRDD 的partition数受限于Kafka Partition Num 非常类似。我之前也对这个做了扩展，是的多个Spark Partition 可以映射到同一个Kafka Partition.
所以这里有第二套方案：
- 修改ESShardPartitioner，可以让多个分区对应一个Shard,并且通过一个Map维护这个关系
- 每个分区通过EsRDDWriter指定shardId进行写入。
第二点可能需要修改es-hadoop源码了，不过修改也很简单，通过settings传递shardId,然后在RestService.initSingleIndex添加如下代码：
if(settings.getProperty(ConfigurationOptions.ES_BULK_SHARDID) != null){
targetNode = targetShards.get(orderedShards.get(Integer.parseInt(settings.getProperty(ConfigurationOptions.ES_BULK_SHARDID))));
}在创建EsRDDWriter时拷贝settings的副本并且加入对应的ConfigurationOptions.ES_BULK_SHARDID.
使用时类似下面这个例子：
//val settings = new SparkSettings(conf).save()
.partitionBy(new ESShardPartitioner(settings)).mapPartitionsWithIndex { (partitionIndex, iter) =>
try {
val writer = EsSpark.createEsRDDWriter[Map[String,String]](settings, resource)
//shardToPartitions个 Spark partition 对应一个ES Shard
val shardId = ESShardPartitioner.shardIdFromPartitionId(partionId, shardToPartitions)
//强制该分片写入到特定的Shard里
val stats = writer.writeToSpecificPrimaryShard(TaskContext.get(), shardId, iter.map(f => f._2))
List(NewStats(stats.bulkTotalTime, stats.docsSent)).iterator
} catch {这样可以把一份数据切成多分，并发写入ES的某个Shard.
总结
将ES的计算外移到Spark在这个场景中还是比较容易的。下次我还会专门写篇文章，剖析es-hadoop的实现，以及一些关键参数，尤其是一些类的使用。方便我们对es-hadoop实现定制化修改。