Spark est un framework open source de traitement de données à grande échelle, développé à l'origine à l'université de Berkeley et maintenant sous la fondation Apache. Il offre des performances supérieures à Hadoop grâce à l'utilisation de la mémoire pour des traitements optimisés, et propose des API simples pour la manipulation des données via des Resilient Distributed Datasets (RDD). Bien que plus rapide, Spark nécessite plus de mémoire et est souvent déployé sur des clusters Hadoop existants.

1. Amal ABID – Cours GI3 ENIS 1
Chapitre 4
Spark

2. • Framework de conception et d'exécution Map/Reduce.
• Originellement (2014) un projet de l'université de Berkeley en Californie,
désormais un logiciel libre de la fondation Apache.
• Licence Apache.
• Trois modes d'exécution:
 Cluster Spark natif.
 Hadoop (YARN).
 Mesos (Spark natif + scheduler Mesos).
• C’est un moteur MapReduce plus évolué, plus rapide pour les tâches
impliquant de multiples maps et/ou reduce.
 Utilisation de la mémoire pour optimiser les traitements.
 Des API’s pour faciliter et optimiser les étapes d’analyses.
Spark : Présentation
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3. Spark : Plus rapide
Amal ABID – Cours GI3 ENIS 3

4. • Spark est développé en Scala et supporte quatre langages: Scala, Java, Python
(PySpark), R (SparkR).
• Une liste d’Operaters pour faciliter la manipulation des données au travers des RDD’S.
 Map, filter, groupBy, sort, join, leftOuterJoin, rightOuterJoin, reduce, count, reduceByKey,
groupByKey, first, union, cross, sample, cogroup, take, partionBy, pipe, save,…
Spark : Facile à utiliser (1/2)
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5. 5Amal ABID – Cours GI3 ENIS
Spark : Facile à utiliser (2/2)

6. Spark : Architecture
6Amal ABID – Cours GI3 ENIS
• Spark est capable de
déterminer quand il aura
besoin de sérialiser les
données / les réorganiser; et
ne le fait que quand c'est
nécessaire.
• On peut également
explicitement lui demander
de conserver des données en
RAM, parce qu'on sait
qu'elles seront nécessaires
entre plusieurs instances
d'écriture disque.

7. • Au centre du paradigme employé par Spark, on trouve la notion de RDD, pour Resilient
Distributed Datasets.
• Il s'agit de larges hashmaps stockées en mémoire et sur lesquelles on peut appliquer des
traitements.
• Ils sont:
 Distribués.
 Partitionnés (pour permettre à plusieurs noeuds de traiter les données).
 Redondés (limite le risque de perte de données).
 En lecture seule: un traitement appliqué à un RDD donne lieu à la création d'un nouveau RDD.
• Deux types d'opérations possibles sur les RDDs:
 Une transformation: une opération qui modifie les données d'un RDD. Elle donne lieu à la
création d'un nouveau RDD. Les transformations fonctionnent en mode d'évaluation lazy:
elles ne sont exécutées que quand on a véritablement besoin d'accéder aux données. "map"
est un exemple de transformation.
 Une action: elles accèdent aux données d'un RDD, et nécessitent donc son évaluation
(toutes les transformations ayant donné lieu à la création de ce RDD sont exécutées l'une
aprés l'autre). "saveAsTextFile" (qui permet de sauver le contenu d'un RDD) ou "count"
(qui renvoie le nombre d'éléments dans un RDD) sont des exemples d'actions.
Spark : Architecture - RDD

8. • Les applications Spark s’exécutent comme un ensemble de processus indépendants sur un
cluster, coordonnés par un objet SparkContext du programme principal, appelé Driver
Program.
• Pour s’exécuter sur un cluster, le SparkContext se connecte à un Cluster Manager, qui peut
être soit un gestionnaire standalone de Spark, soit YARN ou Mesos, pour l’allocation de
ressources aux applictions.
• Une fois connecté, Spark lance des executors sur les nœuds du cluster, des processus qui lancent
des traitements et stockent les données pour les applications.
• Il envoie ensuite le code de l’application (Jar ou ficher python) aux executors. SparkContext
envoie ensuite les Tasks aux executors pour qu’ils les lancent.
Spark : Architecture - Exécution

9. Spark : Un framework analytique
Amal ABID – Cours GI3 ENIS 9

10. Spark : Avantages
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Amal ABID – Cours GI3 ENIS
• Performances supérieures à celles de Hadoop pour une large quantité
de problèmes; et presque universellement au moins équivalentes pour
le reste.
• API simple et bien documentée; très simple à utiliser. Paradigme plus
souple qui permet un développement conceptuellement plus simple.
• Très intégrable avec d'autres solutions; peut très facilement lire des
données depuis de nombreuses sources, et propose des couches
d'interconnexion très faciles à utiliser pour le reste (API dédiée
Spark Streaming, Spark SQL).
• APIs dédiées pour le traitement de problèmes en machine learning
(Spark MLlib) et graphes (Spark GraphX).

11. Spark : Performances
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Amal ABID – Cours GI3 ENIS
• Fortement dépendantes du problème mais d'une manière générale
supérieures à Hadoop. Dans le cas de problèmes complexes,
effectuant de nombreuses opérations sur les données et notamment
sur les mêmes données antérieures, fortement supérieures (jusqu'à
100x plus rapide).
• Même sans travailler plusieurs fois sur les
mêmes données ou sans persistance
explicite particulière, le paradigme de
programme parallélisé en graphe acyclique
couplé aux RDDs et leurs propriétés
permet des améliorations notables (~10x) pour de nombreux
problèmes dépassant le cadre rigide du simple map/shuffle/reduce
lancé une fois.

12. Spark : Inconvénients
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Amal ABID – Cours GI3 ENIS
• Spark consomme beaucoup plus de mémoire vive que Hadoop,
puisqu'il est susceptible de garder une multitude de RDDs en
mémoire. Les serveurs nécessitent ainsi plus de RAM.
• Il est moins mature que Hadoop.
• Son cluster manager (« Spark Master ») est encore assez immature et
laisse à désirer en terme de déploiement / haute disponibilité /
fonctionnalités additionnelles du même type; dans les faits, il est
souvent déployé via Yarn, et souvent sur un cluster Hadoop existant.

13. Spark : Usage /Manipulation (1/5)
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Amal ABID – Cours GI3 ENIS

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Amal ABID – Cours GI3 ENIS
Spark : Usage /Manipulation (2/5)

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Amal ABID – Cours GI3 ENIS
Spark : Usage /Manipulation (3/5)

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Amal ABID – Cours GI3 ENIS
Spark : Usage /Manipulation (4/5)

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La manipulation de l’exemple "Word Count" est fournie en "TP Spark"
sous la VM Cloudera où Spark est installé et prêt à l’utilisation.
Spark : Usage /Manipulation (5/5)