2021年大数据Spark（二十三）：SparkSQL 概述
2021年大数据Spark（二十三）：SparkSQL 概述
SparkSQL 概述
Spark SQL允许开发人员直接处理RDD，同时可以查询在Hive上存储的外部数据。Spark SQL的一个重要特点就是能够统一处理关系表和RDD，使得开发人员可以轻松的使用SQL命令进行外部查询，同时进行更加复杂的数据分析。
前世今生
SparkSQL模块一直到Spark 2.0版本才算真正稳定，发挥其巨大功能，发展经历如下几个阶段。
Shark 框架-淘汰了
首先回顾SQL On Hadoopp框架：Hive（可以说Hive时大数据生态系统中第一个SQL框架），架构如下所示：
可以发现Hive框架底层就是MapReduce，所以在Hive中执行SQL时，往往很慢很慢。
Spark出现以后，将HiveQL语句翻译成基于RDD操作，此时Shark框架诞生了。
Spark SQL的前身是Shark，它发布时Hive可以说是SQL on Hadoop的唯一选择（Hive负责将SQL编译成可扩展的MapReduce作业），鉴于Hive的性能以及与Spark的兼容，Shark由此而生。Shark即Hive on Spark，本质上是通过Hive的HQL进行解析，把HQL翻译成Spark上对应的RDD操作，然后通过Hive的Metadata获取数据库里表的信息，实际为HDFS上的数据和文件，最后有Shark获取并放到Spark上计算。
但是Shark框架更多是对Hive的改造，替换了Hive的物理执行引擎，使之有一个较快的处理速度。然而不容忽视的是Shark继承了大量的Hive代码，因此给优化和维护带来大量的麻烦。为了更好的发展，Databricks在2014年7月1日Spark Summit上宣布终止对Shark的开发，将重点放到SparkSQL模块上。
SparkSQL模块主要将以前依赖Hive框架代码实现的功能自己实现，称为Catalyst引擎。
Catalyst: SQL翻译器
SparkSQL 模块
从Spark框架1.0开始发布SparkSQL模块开发，直到1.3版本发布SparkSQL Release版本可以在生产环境使用，此时数据结构为DataFrame = RDD + Schame。
1）、解决的问题
Spark SQL 执行计划和优化交给优化器 Catalyst；
内建了一套简单的SQL解析器，可以不使用HQL；
还引入和 DataFrame 这样的DSL API，完全可以不依赖任何 Hive 的组件；
2）、新的问题
对于初期版本的SparkSQL，依然有挺多问题，例如只能支持SQL的使用，不能很好的兼容命令式，入口不够统一等；
SparkSQL 在 1.6 时代，增加了一个新的API叫做 Dataset，Dataset 统一和结合了 SQL 的访问和命令式 API 的使用，这是一个划时代的进步。在 Dataset 中可以轻易的做到使用 SQL 查询并且筛选数据，然后使用命令式 API 进行探索式分析。
Spark 2.x发布时，将Dataset和DataFrame统一为一套API，以Dataset数据结构为主（Dataset = RDD + Schema），其中DataFrame = Dataset[Row]。
Hive 与 SparkSQL
从SparkSQL模块前世今生可以发现，从Hive框架衍生逐渐发展而来，Hive框架提供功能SparkSQL几乎全部都有，并且SparkSQL完全兼容Hive，从其加载数据进行处理。
Hive是将SQL转为MapReduce，SparkSQL可以理解成是将SQL解析成RDD + 优化再执行。
官方定义
SparkSQL模块官方定义：针对结构化数据处理Spark Module模块。
主要包含三层含义：
第一、针对结构化数据处理，属于Spark框架一个部分
结构化数据：一般指数据有固定的 Schema(约束)，例如在用户表中，name 字段是 String 型，那么每一条数据的 name 字段值都可以当作 String 来使用；
半结构化数据
[
{
"name": "jack",
"tel": "1388888888",
},
{
"name": "jack",
"tel": "1388888888",
"age":18
},
{
"name": "jack",
"tel": "1388888888",
"age": "18"
}
]schema信息，包含字段的名称和字段的类型；
第二、抽象数据结构：DataFrame
将要处理的结构化数据封装在DataFrame中，来源Python数据分析库Pandas和R语言dataframe；
DataFrame = RDD + Schema信息；
第三、分布式SQL引擎，类似Hive框架
从Hive框架继承而来，Hive中提供bin/hive交互式SQL命令行及HiveServer2服务，SparkSQL都可以；
Spark SQL模块架构示意图如下：
SparkSQL 特性
Spark SQL是Spark用来处理结构化数据的一个模块，主要四个特性：
第一、易整合
可以使用Java、Scala、Python、R等语言的API操作。
第二、统一的数据访问
连接到任何数据源的方式相同。
第三、兼容Hive
支持Hive HQL的语法，兼容hive(元数据库、SQL语法、UDF、序列化、反序列化机制)。
第四、标准的数据连接
可以使用行业标准的JDBC或ODBC连接。
SparkSQL模块官方文档：http://spark.apache.org/docs/2.4.5/sql-programming-guide.html