Menggunakan Lightning Engine
Lightning Engine adalah lingkungan eksekusi berperforma tinggi untuk Apache Spark di Managed Service untuk Apache Spark yang mempercepat workload yang memerlukan komputasi intensif dan mengurangi biaya runtime tanpa perlu mengubah kode Spark Anda. Spark dirancang untuk data engineer dan praktisi analisis yang menjalankan workload komputasi intensif yang menggunakan Spark DataFrame API, Spark Dataset API, atau kueri Spark SQL.
Manfaat
Manfaat Lightning Engine meliputi:
Operasi data yang dipercepat: Dapatkan peningkatan performa dan penghematan biaya yang signifikan melalui pengoptimalan interaksi penyimpanan cloud, termasuk penanganan metadata, workload tulis, dan I/O vektor.
Eksekusi kueri yang cerdas: Manfaatkan peningkatan pengoptimal lanjutan yang secara dinamis mengurangi data yang dipindai, mengoptimalkan pemrosesan data, dan menghasilkan rencana eksekusi yang lebih efisien untuk kueri yang lebih cepat dan hemat biaya.
Workload AI dan ML yang efisien: Kurangi waktu startup cluster untuk workload berbasis GPU, dan sederhanakan deployment di lingkungan yang aman menggunakan image yang dioptimalkan untuk AI.
Meskipun Lightning Engine menawarkan peningkatan performa yang signifikan, dampak spesifiknya bervariasi sesuai dengan workload.
Perbandingan dengan mesin standar
Lightning Engine adalah alternatif untuk mesin standar yang digunakan untuk menjalankan tugas Spark di cluster Managed Service untuk Apache Spark. Tabel berikut membandingkan Lightning Engine dengan properti aktivasi, penerapan workload, dan manfaat utama mesin standar.
| Fitur | Mesin standar | Lightning Engine |
|---|---|---|
| Flag CLI | --engine=default atau batalkan penetapan flag |
--engine=lightning |
| Paling Cocok Untuk | Tugas, pengembangan, dan pengujian tujuan umum | Workload skala perusahaan yang memerlukan akselerasi signifikan |
| Manfaat Utama | Performa dasar | Interaksi penyimpanan cloud yang dioptimalkan, eksekusi kueri yang cerdas |
Persyaratan Lightning Engine
Persyaratan berikut berlaku untuk fitur Lightning Engine:
- Versi image: Lightning Engine harus digunakan dengan
Managed Service untuk Apache Spark versi image
2.3.3dan rilis versi image subminor2.3yang lebih baru, atau rilis versi image subminor3.0.2dan3.0yang lebih baru (imagedebian13danubuntu24). - Tugas yang didukung: Spark, PySpark, SparkSQL, dan SparkR didukung. Mesin standar berjalan pada jenis pekerjaan lain yang dikirimkan ke cluster Lightning Engine.
Eksekusi Kueri Native
Native Query Execution (NQE) adalah komponen opsional dari Lightning Engine yang memberikan tingkat akselerasi yang lebih dalam untuk tugas tertentu. Lightning Engine adalah mesin native yang didasarkan pada Apache Gluten dan Velox, yang dioptimalkan untuk hardware Google, yang meningkatkan performa dengan menjalankan bagian kueri Spark di luar JVM.
- NQE direkomendasikan untuk:
- Tugas intensif komputasi yang memanfaatkan Spark DataFrame API dan Spark Dataset API, serta kueri Spark SQL yang membaca data dari file dan tabel Parquet, ORC, Apache Iceberg, dan Delta Lake. Format file output tidak memengaruhi performanya.
- NQE tidak direkomendasikan untuk:
- Tugas yang sangat bergantung pada Resilient Distributed Dataset (RDD), Fungsi yang Ditentukan Pengguna (UDF), sebagian besar library Machine Learning (ML) Spark, dan operasi terikat I/O dengan penundaan karena akses penyimpanan.
Eksekusi Kueri Native di ARM
Managed Service untuk Apache Spark mendukung Native Query Execution dalam
Lightning Engine pada arsitektur ARM, yang dioptimalkan secara khusus untuk
prosesor Google Axion di VM ARM
C4A (lihat jenis mesin ARM
yang didukung di
Managed Service untuk Apache Spark)
menggunakan image 2.3-ubuntu22-arm. Instance Google Axion C4A adalah VM berbasis ARM yang dibangun di core ARM Neoverse V2 yang memberikan peningkatan rasio harga-performa yang signifikan.
Menjalankan NQE di instance ARM Google Axion menggabungkan performa harga tingkat hardware dan bandwidth memori per core yang tinggi dengan akselerasi kueri vektor native tingkat software, sehingga secara signifikan mengurangi runtime kueri dan total biaya kepemilikan (TCO).
Manfaat utama di ARM meliputi:
- Kecepatan 2,5x hingga 4x lebih cepat dibandingkan Spark open source: Memberikan peningkatan performa 2,5x hingga 4x dibandingkan Apache Spark open source pada workload analisis.
- Pengoptimalan biaya: Memaksimalkan keunggulan harga-performa instance Google Axion C4A (yang memberikan rasio harga-performa hingga 65% lebih baik dibandingkan dengan instance x86 yang sebanding).
- Paritas operator dan format penuh: Paritas penuh dengan operator NQE x86, dengan akselerasi native untuk format tabel Cloud Storage Parquet, Apache Iceberg, dan Delta Lake.
- Tanpa perubahan kode: Aktivasi lancar di cluster ARM menggunakan flag konfigurasi standar tanpa mengubah kode aplikasi Spark Anda.
Persyaratan Eksekusi Kueri Native
Persyaratan berikut berlaku untuk fitur Native Query Execution:
Mesin eksekusi: NQE hanya tersedia di cluster yang diaktifkan dengan mesin Lightning saat pembuatan cluster.
Tugas yang didukung: Spark, PySpark, Spark SQL, dan SparkR didukung. Mesin standar akan berjalan (tanpa NQE) pada jenis pekerjaan lain yang dikirimkan ke cluster Lightning Engine.
Tidak ada GPU dan Akselerator: Tugas yang mendukung NQE yang dikirimkan di akselerator GPU akan gagal (tetapi dapat memanfaatkan Lightning Engine tanpa NQE).
Jenis data: Input dari jenis data berikut tidak didukung:
- Byte: ORC dan Parquet
- Struct, Array, Map: Parquet
Persyaratan arsitektur dan sistem operasi
Persyaratan NQE berbeda berdasarkan arsitektur prosesor:
| Arsitektur | Jenis mesin yang didukung | Sistem operasi dan image yang didukung |
|---|---|---|
| x86 | Kelompok mesin Intel dan AMD | Debian-12 dan Ubuntu-22 (versi image 2.3.3 dan rilis 2.3 yang lebih baru); Debian-13 dan Ubuntu-24 (versi image 3.0.2 dan rilis 3.0 yang lebih baru) |
| ARM | Seri mesin C4A (VM ARM Google Axion) | Image 2.3-ubuntu22-arm (versi 2.3.3 dan rilis 2.3 yang lebih baru) |
Harga
Untuk mengetahui informasi harga, lihat harga Managed Service untuk Apache Spark.
Membuat cluster Lightning Engine
Bagian ini menunjukkan cara membuat cluster Managed Service untuk Apache Spark yang mengaktifkan Lightning Engine pada tugas Spark yang dikirimkan ke cluster.
Anda juga dapat mengaktifkan Native Query Execution (NQE) di cluster saat membuat cluster, atau Anda dapat mengaktifkan NQE nanti untuk tugas Spark tertentu yang dikirimkan ke cluster.
Sebelum memulai
- Login ke akun Google Cloud Anda. Jika Anda baru menggunakan Google Cloud, buat akun untuk mengevaluasi performa produk kami dalam skenario dunia nyata. Pelanggan baru juga mendapatkan kredit gratis senilai $300 untuk menjalankan, menguji, dan men-deploy workload.
-
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
Roles required to select or create a project
- Select a project: Selecting a project doesn't require a specific IAM role—you can select any project that you've been granted a role on.
-
Create a project: To create a project, you need the Project Creator role
(
roles/resourcemanager.projectCreator), which contains theresourcemanager.projects.createpermission. Learn how to grant roles.
-
Verify that you have the permissions required to complete this guide.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
Enable the Dataproc API, if it is not already enabled.
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the
serviceusage.services.enablepermission. If you created the project, then you likely already have this permission through the Owner role (roles/owner). Otherwise, you can get this permission through the Service Usage Admin role (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin). Learn how to grant roles.-
Install the Google Cloud CLI.
-
If you're using an external identity provider (IdP), you must first sign in to the gcloud CLI with your federated identity.
-
To initialize the gcloud CLI, run the following command:
gcloud init -
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
Roles required to select or create a project
- Select a project: Selecting a project doesn't require a specific IAM role—you can select any project that you've been granted a role on.
-
Create a project: To create a project, you need the Project Creator role
(
roles/resourcemanager.projectCreator), which contains theresourcemanager.projects.createpermission. Learn how to grant roles.
-
Verify that you have the permissions required to complete this guide.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
Enable the Dataproc API, if it is not already enabled.
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the
serviceusage.services.enablepermission. If you created the project, then you likely already have this permission through the Owner role (roles/owner). Otherwise, you can get this permission through the Service Usage Admin role (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin). Learn how to grant roles.-
Install the Google Cloud CLI.
-
If you're using an external identity provider (IdP), you must first sign in to the gcloud CLI with your federated identity.
-
To initialize the gcloud CLI, run the following command:
gcloud init
Peran yang diperlukan
Peran Identity and Access Management (IAM) tertentu diperlukan untuk membuat cluster Managed Service untuk Apache Spark dan mengirimkan tugas ke cluster. Bergantung pada kebijakan organisasi, pemilik project cloud atau administrator layanan mungkin telah memberikan peran ini kepada Anda atau akun layanan. Untuk memeriksa pemberian peran, lihat Apakah Anda perlu memberikan peran?.
Untuk mengetahui informasi selengkapnya tentang pemberian peran, lihat Mengelola akses ke project, folder, dan organisasi.
Peran pengguna
Untuk mendapatkan izin yang Anda perlukan untuk membuat cluster Managed Service untuk Apache Spark, minta administrator untuk memberi Anda peran IAM berikut:
- Dataproc Editor (
roles/dataproc.editor) di project - Pengguna Akun Layanan (
roles/iam.serviceAccountUser) di akun layanan default Compute Engine
Peran akun layanan
Untuk memastikan bahwa akun layanan default Compute Engine memiliki izin yang diperlukan untuk membuat cluster Managed Service untuk Apache Spark,
minta administrator Anda untuk memberikan
peran IAM Dataproc Worker (roles/dataproc.worker) ke akun layanan default Compute Engine di project.
Membuat cluster
Contoh berikut menunjukkan cara membuat cluster Lightning Engine menggunakan konsol Google Cloud , Google Cloud CLI, Dataproc API, Library Klien Cloud untuk Python, atau Terraform. Anda juga dapat membuat cluster dengan Lightning Engine yang diaktifkan menggunakan Library Klien Cloud Go, Java, dan Node.js.
Konsol
- Buka halaman Create cluster.
- Klik Additional configuration untuk meluaskan bagian tersebut.
- Edit Penyesuaian & Lainnya.
- Di panel yang terbuka, pastikan kotak Enable Lightning Engine dicentang.
- Opsional: Untuk mengaktifkan runtime eksekusi native secara default untuk tugas Spark, centang kotak Enable Native Execution.
- Klik Simpan.
- Konfigurasikan setelan cluster lainnya sesuai kebutuhan.
- Klik Create cluster.
Membuat cluster ARM:
Untuk membuat cluster ARM dengan Google Axion dan Native Query Execution:
- Di Worker configuration, pilih seri mesin C4A dan pilih jenis mesin ARM Anda.
- Di Image, pilih image
2.3-ubuntu22-arm. - Di Additional configuration > Customization & Other, pastikan Enable Lightning Engine dan Enable Native Execution dipilih.
- Klik Create cluster.
gcloud
Untuk membuat cluster dengan Lightning Engine diaktifkan, jalankan perintah
gcloud dataproc clusters createdengan flag--engine=lightning. Untuk mengetahui informasi selengkapnya, lihat membuat cluster dengan gcloud CLI.gcloud dataproc clusters create CLUSTER_NAME \ --region=REGION \ --engine=lightning \ --image-version=2.3Opsional: Untuk mengaktifkan runtime eksekusi native secara default untuk tugas Spark, sertakan properti
spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime=native.gcloud dataproc clusters create CLUSTER_NAME \ --region=REGION \ --engine=lightning \ --image-version=2.3 \ --properties='spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime=native'Membuat cluster ARM dengan NQE: Untuk membuat cluster Managed Service untuk Apache Spark dengan node ARM Google Axion C4A dan NQE diaktifkan:
gcloud dataproc clusters create CLUSTER_NAME \ --region=REGION \ --image-version=2.3-ubuntu22-arm \ --master-machine-type=c4a-standard-16 \ --worker-machine-type=c4a-standard-16 \ --engine=lightning \ --properties='spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime=native'
API
Untuk membuat cluster dengan Lightning Engine diaktifkan, kirim permintaan clusters.create. Untuk mengetahui informasi selengkapnya, lihat membuat cluster dengan REST API.
Dalam isi permintaan, tetapkan kolom
enginekeLIGHTNING.{ "projectId": "PROJECT_ID", "clusterName": "CLUSTER_NAME", "config": { "engine": "LIGHTNING", "gceClusterConfig": {}, "softwareConfig": { "imageVersion": "2.3" } } }Opsional: Untuk mengaktifkan runtime eksekusi native secara default untuk semua tugas, sertakan properti
spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime.{ "projectId": "PROJECT_ID", "clusterName": "CLUSTER_NAME", "config": { "engine": "LIGHTNING", "gceClusterConfig": {}, "softwareConfig": { "imageVersion": "2.3", "properties": { "spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime": "native" } } } }
Python
Untuk membuat cluster dengan Lightning Engine diaktifkan, gunakan metode
create_clusterdan tetapkan kolomenginedalam konfigurasi cluster keLIGHTNING. Untuk mengetahui informasi selengkapnya, lihat membuat cluster dengan Python.from google.cloud import dataproc_v1 def create_lightning_cluster(project_id, region, cluster_name): client_options = {"api_endpoint": f"{region}-dataproc.googleapis.com:443"} cluster_client = dataproc_v1.ClusterControllerClient(client_options=client_options) cluster = { "project_id": project_id, "cluster_name": cluster_name, "config": { "engine": "LIGHTNING", "software_config": { "image_version": "2.3-debian12", }, } } operation = cluster_client.create_cluster( project_id=project_id, region=region, cluster=cluster ) result = operation.result() print(f"Cluster created successfully: {result.cluster_name}")Opsional: Untuk mengaktifkan runtime eksekusi native secara default untuk tugas Spark, sertakan properti
spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime.from google.cloud import dataproc_v1 def create_lightning_native_cluster(project_id, region, cluster_name): client_options = {"api_endpoint": f"{region}-dataproc.googleapis.com:443"} cluster_client = dataproc_v1.ClusterControllerClient(client_options=client_options) cluster = { "project_id": project_id, "cluster_name": cluster_name, "config": { "engine": "LIGHTNING", "software_config": { "image_version": "2.3-debian12", "properties": { "spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime": "native" } } } } operation = cluster_client.create_cluster( project_id=project_id, region=region, cluster=cluster ) result = operation.result() print(f"Cluster created successfully: {result.cluster_name}")
Terraform
- Dalam konfigurasi resource
google_dataproc_cluster, tetapkan argumenenginekeLIGHTNING. - Untuk mengetahui detail selengkapnya dan opsi lanjutan, lihat dokumentasi Terraform resmi untuk resource
google_dataproc_cluster.
Memverifikasi mesin cluster
Konsol
- Di konsol Google Cloud , buka halaman Cluster Details.
- Pastikan nilai
Lightning Enginetercantum di kolom Engine. - Jika Anda mengaktifkan Native Query Execution, pastikan
nativetercantum di kolom Native Execution.
gcloud
Untuk memverifikasi mesin dan NQE (jika diaktifkan), jalankan perintah
gcloud dataproc clusters describe:gcloud dataproc clusters describe CLUSTER_NAME --project=PROJECT_ID --region=REGIONPeriksa output untuk properti
enginedanlightningEngine.runtime:clusterName: lightning-engine-cluster engine: lightningEngine lightningEngine.runtime: native
Mengirim tugas dengan Lightning Engine
Jika Anda mengaktifkan Lightning Engine saat membuat cluster, saat Anda mengirimkan tugas Spark ke cluster, Lightning Engine akan diaktifkan secara default pada tugas tersebut.
Mengaktifkan Native Query Execution untuk tugas
Jika Anda mengaktifkan Native Query Execution (NQE) saat membuat cluster Lightning Engine, semua tugas Spark akan dijalankan dengan NQE diaktifkan, kecuali jika Anda menonaktifkan NQE pada tugas tertentu.
Jika Anda tidak mengaktifkan NQE saat membuat cluster Lightning Engine, Anda dapat mengaktifkan NQE untuk tugas saat mengirimkan tugas, seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut.
gcloud
Untuk mengaktifkan Native Query Execution saat Anda mengirimkan tugas Spark, sertakan properti spark.dataproc.lightningEngine.runtime=native:
gcloud dataproc jobs submit spark \
--cluster=CLUSTER_NAME \
--region=REGION \
--properties=spark.dataproc.lightningEngine.runtime=native \
-- ...
API
Untuk mengaktifkan Native Query Execution saat Anda mengirimkan tugas Spark, sertakan properti spark.dataproc.lightningEngine.runtime dalam permintaan Anda:
{
"job":{
"placement":{
"clusterName": ...
},
"sparkJob":{
"mainClass": ...,
"properties":{
"spark.dataproc.lightningEngine.runtime":"native"
}
}
}
}
Menonaktifkan Native Query Execution untuk tugas
Jika Anda mengaktifkan Native Query Execution (NQE) saat membuat cluster Lightning Engine, semua tugas Spark akan berjalan dengan NQE diaktifkan, kecuali jika Anda menonaktifkan NQE pada tugas tertentu.
Anda dapat menonaktifkan NQE untuk tugas Spark tertentu saat mengirimkan tugas, seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut.
gcloud
Untuk menonaktifkan Native Query Execution saat Anda mengirimkan tugas Spark ke cluster Lightning Engine, sertakan properti spark.dataproc.lightningEngine.runtime=default:
gcloud dataproc jobs submit spark \
--cluster=CLUSTER_NAME \
--region=REGION \
--properties=spark.dataproc.lightningEngine.runtime=default \
-- ...
API
Untuk menonaktifkan Native Query Execution saat Anda mengirimkan tugas Spark ke cluster Lightning Engine, sertakan properti spark.dataproc.lightningEngine.runtime=default:
{
"job":{
"placement":{
"clusterName": ...
},
"sparkJob":{
"mainClass": ...,
"properties":{
"spark.dataproc.lightningEngine.runtime":"default"
}
}
}
}
Memverifikasi Eksekusi Kueri Native untuk tugas
Setelah mengirimkan tugas ke cluster Lightning Engine, Anda dapat memverifikasi bahwa Native Query Execution diaktifkan untuk tugas tersebut.
Konsol
- Di konsol Google Cloud , buka halaman Jobs.
- Klik ID pekerjaan untuk membuka halaman Job details.
- Pastikan
nativetercantum di kolom Native Execution.
gcloud
Jalankan perintah
gcloud dataproc jobs describe:gcloud dataproc jobs describe JOB_ID --project=PROJECT_ID --region=REGIONPeriksa output untuk
lightningEngine.runtimedi bagian Properties:lightningEngine.runtime: native
Parameter konfigurasi
Tabel berikut merangkum parameter konfigurasi utama untuk Lightning Engine dan Native Query Execution.
| Nama Parameter | Deskripsi | Mesin yang berlaku | Nilai default | Nilai default (Lightning Engine) | Dapat diganti pengguna (tingkat tugas) | Cakupan |
|---|---|---|---|---|---|---|
--engine |
Setelan tingkat cluster untuk memilih mesin selama pembuatan cluster. | Seluruh cluster | default |
lightning |
Tidak | Cluster |
spark:spark.dataproc.lightningEngine.runtime |
Setelan tingkat cluster untuk memilih runtime mesin Lightning selama pembuatan cluster. | Khusus Lightning | default |
default |
Tidak | Cluster |
spark.dataproc.lightningEngine.runtime |
Mengaktifkan atau menonaktifkan Native Query Execution (NQE) dalam Lightning Engine. | Khusus Lightning | default |
default |
Ya. Dapat ditetapkan ke native atau default. |
Tugas |
Batasan
Mengaktifkan Native Query Execution dalam skenario berikut dapat menyebabkan pengecualian, inkompatibilitas Spark, atau penggantian workload ke mesin Spark default.
Pengganti
Eksekusi Kueri Native dalam skenario berikut dapat menyebabkan workload kembali ke mesin eksekusi Spark:
- ANSI: Jika mode ANSI diaktifkan, eksekusi akan beralih kembali ke Spark.
- Mode peka huruf besar/kecil: Native Query Execution hanya mendukung mode default Spark yang tidak peka huruf besar/kecil. Jika mode peka huruf besar/kecil diaktifkan, hasil yang salah dapat terjadi.
- Pemindaian tabel berpartisi: Native Query Execution mendukung pemindaian tabel berpartisi hanya jika jalur berisi informasi partisi. Jika tidak, workload akan kembali ke mesin eksekusi Spark.
Perilaku yang tidak kompatibel
Perilaku yang tidak kompatibel atau hasil yang salah dapat terjadi saat Anda menggunakan Native Query Execution dalam kasus berikut:
- Fungsi JSON: Native Query Execution mendukung string yang diapit tanda kutip ganda, bukan tanda kutip tunggal. Hasil yang salah terjadi dengan tanda kutip tunggal. Menggunakan
*di jalur dengan fungsiget_json_objectakan menampilkanNULL. - Konfigurasi pembacaan Parquet:
- Eksekusi Kueri Native memperlakukan
spark.files.ignoreCorruptFilesseolah-olah ditetapkan ke nilaifalsedefault, meskipun ditetapkan ketrue. - Native Query Execution mengabaikan
spark.sql.parquet.datetimeRebaseModeInRead, dan hanya menampilkan konten file Parquet. Perbedaan antara kalender hibrid lama dan kalender Gregorian Proleptik tidak dipertimbangkan. Hasil Spark bisa berbeda.
- Eksekusi Kueri Native memperlakukan
- NaN: tidak didukung. Hasil yang tidak terduga dapat terjadi, misalnya, saat Anda
menggunakan
NaNdalam perbandingan numerik. - Pembacaan kolom Spark: error fatal dapat terjadi karena vektor kolom Spark tidak kompatibel dengan Native Query Execution.
- Spill: saat Anda menetapkan partisi shuffle ke jumlah yang besar, fitur spill-to-disk dapat memicu
OutOfMemoryException. Jika hal ini terjadi, mengurangi jumlah partisi dapat menghilangkan pengecualian ini.
Langkah berikutnya
- Percepat workload dan sesi batch Spark dengan Lightning Engine.
- Tinjau jenis mesin ARM yang didukung di Managed Service untuk Apache Spark.
- Pelajari cara menyesuaikan tugas Spark untuk performa optimal.