基于nebula-spark-connector_v3.0.0实现十亿级离线CSV导入Nebula之最佳实践

jiaenqiu · 2022 年3 月 27 日 04:38

本次实践是基于公司内部需求及后续扩展，通过技术选型确定了 Nebula Graph 图数据库，首先需要验证 Nebula Graph 数据库在实际业务场景下批量导入性能并验证。通过 Spark On Yarn 分布式任务执行导入工作，CSV 文件放在 HDFS 上，分享下个人 Nebula Spark Connector 最佳实践。。

一、Nebula Spark Connector 概念、适用场景、优势

这里不做赘述，仅截图展示，更多详情参考文档：https://docs.nebula-graph.com.cn/nebula-spark-connector/。

二、环境信息

硬件环境

名称	值	推荐
本地磁盘 SSD	2 T	至少 2 T
CPU	16 C * 4	128 GB
内存	128 GB	128 GB

软件环境

名称	版本号
Nebula Graph	3.0.0
Nebula Spark Connector	3.0.0
Hadoop	2.7.2U17-10
Spark	2.4.5U5

数据量级

名称	值
数据量	200 GB
实体 Vertext	9.3 亿
关系 Edge	9.7 亿

三、部署方案

部署方式：分布式，3 个节点
参考官网即可：https://docs.nebula-graph.com.cn/3.0.1/4.deployment-and-installation/2.compile-and-install-nebula-graph/deploy-nebula-graph-cluster/

大体也就三部曲：

下载内核 RPM 包并安装；
批量修改配置文件；
启动集群服务。

以下操作使用的 root，非 root 就加个 sudo 执行即可。

下载 Nebula Graph RPM 包并安装

执行下面命令：

wget https://os-cdn.nebula-graph.com.cn/package/3.0.0/nebula-graph-3.0.0.el7.x86_64.rpm
wget https://oss-cdn.nebula-graph.com.cn/package/3.0.0/nebula-graph-3.0.0.el7.x86_64.rpm.sha256sum.txt
rpm -ivh nebula-graph-3.0.0.el7.x86_64.rpm

注：默认安装路径：/usr/local/nebula/，务必保证所在磁盘空间充足。

批量修改配置文件

sed -i 's?--meta_server_addrs=127.0.0.1:9559?--meta_server_addrs=172.16.8.15:9559,172.16.8.176:9559,172.16.10.149:9559?g' *.conf
sed -i 's?--local_ip=127.0.0.1?--local_ip=172.16.10.149?g' *.conf
sed -i 's?--meta_server_addrs=127.0.0.1:9559?--meta_server_addrs=172.16.8.15:9559,172.16.8.176:9559,172.16.10.149:9559?g' *.conf
sed -i 's?--local_ip=127.0.0.1?--local_ip=172.16.8.15?g' *.conf
sed -i 's?--meta_server_addrs=127.0.0.1:9559?--meta_server_addrs=172.16.8.15:9559,172.16.8.176:9559,172.16.10.149:9559?g' *.conf
sed -i 's?--local_ip=127.0.0.1?--local_ip=172.16.8.176?g' *.conf

注：ip 地址是内网地址，用来集群间通信。

启动集群服务

/usr/local/nebula/scripts/nebula.service start all

上述命令启动服务，执行下面命令检查服务是否启动成功：

ps aux|grep nebula

结果如下 3 个服务进程：

/usr/local/nebula/bin/nebula-metad --flagfile /usr/local/nebula/etc/nebula-metad.conf
/usr/local/nebula/bin/nebula-graphd --flagfile /usr/local/nebula/etc/nebula-graphd.conf
/usr/local/nebula/bin/nebula-storaged --flagfile /usr/local/nebula/etc/nebula-storaged.conf

注：如果少于 3 个，就多执行几次 /usr/local/nebula/scripts/nebula.service start all，再不行就 restart。

启动之后，增加 Storage 服务：

ADD HOSTS 172.x.x.15:9779,172.1x.x.176:9779,172.x.1x.149:9779;

注：增加 Storage 服务为 v3.x 版本以上所需操作，如果你使用的是 v2.x 可忽略本步骤。

三、可视化服务

我选择的是 Nebula Graph Studio，访问：http://n01v:7001 即可使用 Studio（注：这里是我自己的网络环境，读者不可访问）

登录：10.x.x.1（任意节点）:9669
用户名/密码：root/nebula

这里可以阅读下官方文档的常用 nGQL 命令：https://docs.nebula-graph.com.cn/3.0.1/2.quick-start/4.nebula-graph-crud

开始使用 Nebula Graph

注册 Nebula 集群：

ADD HOSTS 172.x.x.121:9779, 172.16.11.218:9779,172.16.12.12:9779;

列出所有节点，查看 STATUS 列是否为 ONLINE，可通过 SHOW HOSTS; 或 SHOW HOSTS META;。

创建 Space，等价于传统数据库 database：

CREATE SPACE mylove (partition_num = 15, replica_factor = 3, vid_type = FIXED_STRING(256));//分区数推荐为节点数的5倍关系，副本数为基数，一般设置为3，vid如果为string类型，长度尽量够用就行，否则占用磁盘空间太多。

创建 Tag，等价于实体 Vertex：

CREATE TAG entity (name string NULL, version string NULL);

创建 Edge，等价于关系 Edge：

CREATE EDGE relation (name string NULL);

查询时，务必添加 LIMIT，否则容易查死库：

match (v) return v limit 100;

四、（本文重点）使用 Spark Connector 读取 CSV 及入库

这里可以参考 2 份资料：

官方的 NebulaSparkWriterExample（scala-json 格式）：https://github.com/vesoft-inc/nebula-spark-utils/blob/master/example/src/main/scala/com/vesoft/nebula/examples/connector/NebulaSparkWriterExample.scala
大神提供的 NebulaSparkWriterExample（java-json格式）：https://www.jianshu.com/p/930e0343a28c

附上 NebulaSparkWriterExample 的示例代码：

import com.facebook.thrift.protocol.TCompactProtocol
import com.vesoft.nebula.connector.{
  NebulaConnectionConfig,
  WriteMode,
  WriteNebulaEdgeConfig,
  WriteNebulaVertexConfig
}
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.sql.SparkSession
import org.slf4j.LoggerFactory

object NebulaSparkWriter {
  private val LOG = LoggerFactory.getLogger(this.getClass)
  var ip = ""

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val part = args(0)
    ip = args(1)

    val sparkConf = new SparkConf
    sparkConf
      .set("spark.serializer", "org.apache.spark.serializer.KryoSerializer")
      .registerKryoClasses(Array[Class[_]](classOf[TCompactProtocol]))
    val spark = SparkSession
      .builder()
      .master("local")
      .config(sparkConf)
      .getOrCreate()
    spark.sparkContext.setLogLevel("WARN")

    if("1".equalsIgnoreCase(part)) writeVertex(spark)
    if("2".equalsIgnoreCase(part)) writeEdge(spark)

    spark.close()
  }

  def getNebulaConnectionConfig(): NebulaConnectionConfig = {
    val config =
      NebulaConnectionConfig
        .builder()
        .withMetaAddress(ip + ":9559")
        .withGraphAddress(ip + ":9669")
        .withTimeout(Integer.MAX_VALUE)
        .withConenctionRetry(5)
        .build()
    config
  }

  def writeVertex(spark: SparkSession): Unit = {
    LOG.info("start to write nebula vertices: 1 entity")
    val df = spark.read.option("sep", "\t").csv("/home/2022/project/origin_file/csv/tag/entity/").toDF("id", "name", "version")

    val config = getNebulaConnectionConfig()
    val nebulaWriteVertexConfig: WriteNebulaVertexConfig = WriteNebulaVertexConfig
      .builder()
      .withSpace("mywtt")
      .withTag("entity")
      .withVidField("id")
      .withVidAsProp(false)
      .withUser("root")
      .withPasswd("nebula")
      .withBatch(1800)
      .build()
    df.coalesce(1400).write.nebula(config, nebulaWriteVertexConfig).writeVertices()
  }

  def writeEdge(spark: SparkSession): Unit = {
    LOG.info("start to write nebula edges: 2 entityRel")
    val df = spark.read.option("sep", "\t").csv("/home/2022/project/origin_file/csv/out/rel/relation/").toDF("src", "dst", "name")

    val config = getNebulaConnectionConfig()
    val nebulaWriteEdgeConfig: WriteNebulaEdgeConfig = WriteNebulaEdgeConfig
      .builder()
      .withSpace("mywtt")
      .withEdge("relation")
      .withSrcIdField("src")
      .withDstIdField("dst")
      .withSrcAsProperty(false)
      .withDstAsProperty(false)
      .withUser("root")
      .withPasswd("nebula")
      .withBatch(1800)
      .build()
    df.coalesce(1400).write.nebula(config, nebulaWriteEdgeConfig).writeEdges()
  }
}

重点详解 NebulaSparkWriterExample 示例代码

这里讲解一些函数项：

spark.sparkContext.setLogLevel("WARN")：设置日志打印级别，防止 INFO 干扰；
withTimeout(Integer.MAX_VALUE)：连接超时时间尽量大一些，默认为 1 分钟，超时次数大于重试次数后，Spark 任务就失败了；
option("sep", "\t")：指定 CSV 文件的分隔符，否则就默认为 1 列了；
toDF("src", "dst", "name")：数据集指定 Schema，即 Dataset<Row> 转 DataFrame，否则就不能指定 VidField 了；
withVidField("id")：因为该函数只支持设置列名称，所以必须定义 Schema；
withVidAsProp(false)：默认 ID 为 VID 字段，数据就不用重复存储为属性了，占用磁盘空间；
withSrcIdField("src")：设置起始节点的 IdField；
withDstIdField("dst")：设置终止节点的 IdField；
withSrcAsProperty(false)：节省空间
withDstAsProperty(false)：节省空间
withBatch(1000)：批量大小，WriteMode.UPDATE 默认 <=512，WriteMode.INSERT 可以设置大一些（千兆网卡/带宽 5Gbps /本地 SSD = 1500）
coalesce(1500)：可根据任务并发数调节。单个 partition 数据量过大，容易导致 executor OOM；

五、提交任务到 Spark 集群

nohup spark-submit  --master yarn --deploy-mode client --class com.xxx.nebula.connector.NebulaSparkWriter --conf spark.dynamicAllocation.enabled=false --conf spark.executor.memoryOverhead=10g  --conf spark.blacklist.enabled=false --conf spark.default.parallelism=1000 --driver-memory 10G --executor-memory 12G --executor-cores 4 --num-executors 180 ./example-3.0-SNAPSHOT.jar >  run-csv-nebula.log 2>&1 &

辅助监控 iotop 命令

Total DISK READ :      26.61 K/s | Total DISK WRITE :     383.77 M/s
Actual DISK READ:      26.61 K/s | Actual DISK WRITE:     431.75 M/s

辅助监控 top 命令

top - 16:03:01 up 8 days, 28 min,  1 user,  load average: 6.16, 6.53, 4.58
Tasks: 205 total,   1 running, 204 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 28.3 us, 14.2 sy,  0.0 ni, 56.0 id,  0.6 wa,  0.0 hi,  0.4 si,  0.5 st
KiB Mem : 13186284+total,  1135004 free, 31321240 used, 99406592 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used. 99641296 avail Mem 

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND                                                                         
27979 root      20   0 39.071g 0.026t   9936 S 564.6 20.8  83:22.03 nebula-storaged                                                                 
27920 root      20   0 2187476 804036   7672 S 128.2  0.6  17:13.75 nebula-graphd                                                                   
27875 root      20   0 6484644 1.990g   8588 S  58.5  1.6  14:14.22 nebula-metad

其他资源监控

服务优化

nebula-storaged.conf 配置优化

这里我修改了 nebula-storaged.conf 配置项：

# 一个批处理操作的默认保留字节
--rocksdb_batch_size=4096
# BlockBasedTable中使用的默认块缓存大小
# 单位为 MB. 服务器内存128G，一般设置为三分之一
--rocksdb_block_cache=44024

############## rocksdb Options ##############
--rocksdb_disable_wal=true
# rocksdb DBOptions在json中，每个option的名称和值都是一个字符串，如：“option_name”:“option_value”，逗号分隔
--rocksdb_db_options={"max_subcompactions":"3","max_background_jobs":"3"}
# rocksdb ColumnFamilyOptions在json中，每个option的名称和值都是字符串，如：“option_name”:“option_value”，逗号分隔
--rocksdb_column_family_options={"disable_auto_compactions":"false","write_buffer_size":"67108864","max_write_buffer_number":"4","max_bytes_for_level_base":"268435456"}
# rocksdb BlockBasedTableOptions在json中，每个选项的名称和值都是字符串，如：“option_name”:“option_value”，逗号分隔
--rocksdb_block_based_table_options={"block_size":"8192"}

# 每个请求最大的处理器数量
--max_handlers_per_req=10
# 集群间心跳间隔时间
--heartbeat_interval_secs=10
--raft_rpc_timeout_ms=5000
--raft_heartbeat_interval_secs=10
--wal_ttl=14400
# 批量大小最大值
--max_batch_size=1800
# 参数配置减小内存应用
--enable_partitioned_index_filter=true
# 数据在最底层存储层间接做了过滤，生产环境防止遇到查到超级节点的困扰
--max_edge_returned_per_vertex=10000

Linux 系统优化

ulimit -c unlimited
ulimit -n 130000

sysctl -w net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle=0
sysctl -w net.core.somaxconn=2048
sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=2048
sysctl -w net.core.netdev_max_backlog=3000
sysctl -w kernel.core_uses_pid=1

六、验证导入结果

SUBMIT JOB STATS;
SHOW JOB ${ID}
SHOW STATS;

实体插入速率大约 27,837 条/s (仅适用本次导入性能计算)
关系插入速率大约 26,276 条/s (仅适用本次导入性能计算)
如果服务器配置更好，性能会更好；另外带宽、是否跨数据中心、磁盘 IO 也是影响性能因素，甚至是网络波动等。

[root@node02 nebula]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda1        50G  2.2G   48G   5% /
/dev/sdb1       2.0T  283G  1.6T  16% /usr/local/nebula
tmpfs            13G     0   13G   0% /run/user/62056

七、性能测试

根据属性查询指定节点：

MATCH (v:entity) WHERE v.entity.name == 'Lifespan' RETURN v;

执行时间消耗 0.002558 (s)

一跳

MATCH (v1:entity)-[e:propertiesRel]->(v2:attribute) WHERE id(v1) == '70da43c5e46f56c634547c7aded3639aa8a1565975303218e2a92af677a7ee3a' RETURN v2 limit 100;

执行时间消耗 0.003571 (s)

两跳

MATCH p=(v1:entity)-[e:propertiesRel*1..2]->(v2) WHERE id(v1) == '70da43c5e46f56c634547c7aded3639aa8a1565975303218e2a92af677a7ee3a' RETURN p;

执行时间消耗 0.005143 (s)

获取边的所有属性值

FETCH PROP ON propertiesRel '70da43c5e46f56c634547c7aded3639aa8a1565975303218e2a92af677a7ee3a' -> '0000002d2e88d7ba6659db83893dedf3b8678f3f80de4ffe3f8683694b63a256' YIELD properties(edge);

执行时间消耗 0.001304 (s)

match p=(v:entity{name:"张三"})-[e:entityRel|propertiesRel*1]->(v2) return p;

执行时间消耗 0.02986 (s)

match p=(v:entity{name:"张三"})-[e:entityRel|propertiesRel*2]->(v2) return p;

执行时间消耗执行时间消耗 0.07937 (s)

match p=(v:entity{name:"张三"})-[e:entityRel|propertiesRel*3]->(v2) return p;

执行时间消耗 0.269 (s)

match p=(v:entity{name:"张三"})-[e:entityRel|propertiesRel*4]->(v2) return p;

执行时间消耗 3.524859 (s)

match p=(v:entity{name:"张三"})-[e:entityRel|propertiesRel*1..2]->(v2) return p;

执行时间消耗 0.072367 (s)

match p=(v:entity{name:"张三"})-[e:entityRel|propertiesRel*1..3]->(v2) return p;

执行时间消耗 0.279011 (s)

match p=(v:entity{name:"张三"})-[e:entityRel|propertiesRel*1..4]->(v2) return p;

执行时间消耗 3.728018 (s)

查询点A_vid到点B_vid的最短路径(双向)，携带点和边的属性：

FIND SHORTEST PATH WITH PROP FROM "70da43c5e46f56c634547c7aded3639aa8a1565975303218e2a92af677a7ee3a" TO "0000002d2e88d7ba6659db83893dedf3b8678f3f80de4ffe3f8683694b63a256" OVER * BIDIRECT YIELD path AS p;

执行时间消耗 0.003096 (s)

FIND ALL PATH FROM "70da43c5e46f56c634547c7aded3639aa8a1565975303218e2a92af677a7ee3a" TO "0000002d2e88d7ba6659db83893dedf3b8678f3f80de4ffe3f8683694b63a256" OVER * WHERE propertiesRel.name is not EMPTY or propertiesRel.name >=0 YIELD path AS p;

执行时间消耗 0.003656 (s)

八、遇到的问题：

1.guava 依赖包版本冲突问题

Caused by: java.lang.NoSuchMethodError: com.google.common.base.Stopwatch.createStarted()Lcom/google/common/base/Stopwatch;

经排查发现依赖的一个模块使用 guava 版本 22.0，而 Spark 集群自带 14.0，导致冲突，而无法正常工作。运行在 Spark 集群上的任务，Spark 加载 guava 包优先级高于自己的包。

我们依赖的包使用到 guava 版本 22.0 中比较新的方法，而在 14.0 版本还没有这样的方法。在不能修改对方代码的前提下，有如下方案：

spark 集群的包升级一下，风险较高，容易造成未知问题。
另外一种方式是利用 Maven 插件重命名自己的 guava 包。

这里采用了第二种方式，利用 Maven 插件 shade（链接：https://maven.apache.org/plugins/maven-shade-plugin/）重命名包解决问题。

<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-shade-plugin</artifactId>
    <version>3.2.4</version>
    <executions>
        <execution>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>shade</goal>
            </goals>
            <configuration>
                <relocations>
                    <relocation>
                        <pattern>com.google.common</pattern>
                        <shadedPattern>my_guava.common</shadedPattern>
                    </relocation>
                </relocations>
                <filters>
                    <filter>
                        <artifact>*:*</artifact>
                        <excludes>
                            <exclude>META-INF/maven/**</exclude>
                            <exclude>META-INF/*.SF</exclude>
                            <exclude>META-INF/*.DSA</exclude>
                            <exclude>META-INF/*.RSA</exclude>
                        </excludes>
                    </filter>
                </filters>
            </configuration>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

2.Spark 黑名单机制问题

Blacklisting behavior can be configured via spark.blacklist.*.

spark.blacklist.enabled，默认值 false。如果这个参数这为 true，那么 Spark 将不再会往黑名单里面的执行器调度任务。黑名单算法可以由其他 spark.blacklist 配置选项进一步控制，详情参见下面的介绍。

交流反馈

GitHub-issue：https://github.com/vesoft-inc/nebula-spark-connector/issues
论坛：https://discuss.nebula-graph.com.cn
欢迎交流，我的微信公众号：

欢迎关注，一起进步一起成长

jiaenqiu · 2022 年3 月 28 日 04:58

nebula-spark-connector-v3.0.0

ruanrengen · 2022 年7 月 29 日 06:53

csv文件是哪里来的呢楼主，ldbc_snb工具生成的吗

jiaenqiu · 2022 年9 月 6 日 08:08

爬的百科数据

Lisa · 2022 年10 月 25 日 10:31

大佬，这个详情介绍在哪里哦～