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# TsFile-Spark-Connector用户指南

## 1. 关于TsFile-Spark-Connector

TsFile-Spark-Connector对Tsfile类型的外部数据源实现Spark的支持。 这使用户可以通过Spark读取，写入和查询Tsfile。

使用此连接器，您可以
* 从本地文件系统或hdfs将单个TsFile加载到Spark
* 从本地文件系统或hdfs将特定目录中的所有文件加载到Spark
* 将数据从Spark写入TsFile

## 2. 系统要求

|Spark版本 | Scala 版本 | Java 版本 | TsFile |
|------------- | ------------- | ------------ |------------ |
| `2.4.3`        | `2.11.8`        | `1.8`        | `0.9.3`|

> 注意：有关如何下载和使用TsFile的更多信息，请参见以下链接: https://github.com/apache/incubator-iotdb/tree/master/tsfile.

## 3. 快速开始
### 本地模式

在本地模式下使用TsFile-Spark-Connector启动Spark：

```
./<spark-shell-path>  --jars  tsfile-spark-connector.jar,tsfile-0.9.3-jar-with-dependencies.jar
```

注意：

* \<spark-shell-path\>是您的spark-shell的真实路径。
* 多个jar包用逗号分隔，没有任何空格。
* 有关如何获取TsFile的信息，请参见https://github.com/apache/incubator-iotdb/tree/master/tsfile。


### 分布式模式

在分布式模式下使用TsFile-Spark-Connector启动Spark（即，Spark集群通过spark-shell连接）：

```
. /<spark-shell-path>   --jars  tsfile-spark-connector.jar,tsfile-0.9.3-jar-with-dependencies.jar  --master spark://ip:7077
```

注意：

* \<spark-shell-path\>是您的spark-shell的真实路径。
* 多个jar包用逗号分隔，没有任何空格。
* 有关如何获取TsFile的信息，请参见https://github.com/apache/incubator-iotdb/tree/master/tsfile。

## 4. 数据类型对应

| TsFile数据类型 | SparkSQL数据类型 |
| --------------| -------------- |
| BOOLEAN       		   | BooleanType    |
| INT32       		   | IntegerType    |
| INT64       		   | LongType       |
| FLOAT       		   | FloatType      |
| DOUBLE      		   | DoubleType     |
| TEXT      				| StringType     |

## 5. 模式推断

显示TsFile的方式取决于架构。 以以下TsFile结构为例：TsFile模式中有三个度量：状态，温度和硬件。 这三种测量的基本信息如下：

<center>
<table style="text-align:center">
	<tr><th colspan="2">名称</th><th colspan="2">类型</th><th colspan="2">编码</th></tr>
	<tr><td colspan="2">status</td><td colspan="2">Boolean</td><td colspan="2">PLAIN</td></tr>
	<tr><td colspan="2">temperature</td><td colspan="2">Float</td><td colspan="2">RLE</td></tr>
	<tr><td colspan="2">hardware</td><td colspan="2">Text</td><td colspan="2">PLAIN</td></tr>
</table>
</center>


TsFile中的现有数据如下：

<center>
<table style="text-align:center">
	<tr><th colspan="4">device:root.ln.wf01.wt01</th><th colspan="4">device:root.ln.wf02.wt02</th></tr>
	<tr><th colspan="2">status</th><th colspan="2">temperature</th><th colspan="2">hardware</th><th colspan="2">status</th></tr>
	<tr><th>time</th><th>value</th><th>time</th><th>value</th><th>time</th><th>value</th><th>time</th><th>value</th></tr>
	<tr><td>1</td><td>True</td><td>1</td><td>2.2</td><td>2</td><td>"aaa"</td><td>1</td><td>True</td></tr>
	<tr><td>3</td><td>True</td><td>2</td><td>2.2</td><td>4</td><td>"bbb"</td><td>2</td><td>False</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> False </td><td>3</td><td>2.1</td><td>6</td><td>"ccc"</td><td>4</td><td>True</td></tr>
</table>
</center>



相应的SparkSQL表如下：

| time | root.ln.wf02.wt02.temperature | root.ln.wf02.wt02.status | root.ln.wf02.wt02.hardware | root.ln.wf01.wt01.temperature | root.ln.wf01.wt01.status | root.ln.wf01.wt01.hardware |
|------|-------------------------------|--------------------------|----------------------------|-------------------------------|--------------------------|----------------------------|
|    1 | null                          | true                     | null                       | 2.2                           | true                     | null                       |
|    2 | null                          | false                    | aaa                        | 2.2                           | null                     | null                       |
|    3 | null                          | null                     | null                       | 2.1                           | true                     | null                       |
|    4 | null                          | true                     | bbb                        | null                          | null                     | null                       |
|    5 | null                          | null                     | null                       | null                          | false                    | null                       |
|    6 | null                          | null                     | ccc                        | null                          | null                     | null                       |

您还可以使用如下所示的窄表形式：（您可以参阅第6部分，了解如何使用窄表形式）

| time | device_name                   | status                   | hardware                   | temperature |
|------|-------------------------------|--------------------------|----------------------------|-------------------------------|
|    1 | root.ln.wf02.wt01             | true                     | null                       | 2.2                           |
|    1 | root.ln.wf02.wt02             | true                     | null                       | null                          |
|    2 | root.ln.wf02.wt01             | null                     | null                       | 2.2                          |
|    2 | root.ln.wf02.wt02             | false                    | aaa                        | null                           |
|    3 | root.ln.wf02.wt01             | true                     | null                       | 2.1                           |
|    4 | root.ln.wf02.wt02             | true                     | bbb                        | null                          |
|    5 | root.ln.wf02.wt01             | false                    | null                       | null                          |
|    6 | root.ln.wf02.wt02             | null                     | ccc                        | null                          |



## 6. Scala API

注意：请记住预先分配必要的读写权限。

### 示例1：从本地文件系统读取

```scala
import org.apache.iotdb.tsfile._
val wide_df = spark.read.tsfile("test.tsfile")  
wide_df.show

val narrow_df = spark.read.tsfile("test.tsfile", true)  
narrow_df.show
```

### 示例2：从hadoop文件系统读取

```scala
import org.apache.iotdb.tsfile._
val wide_df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile") 
wide_df.show

val narrow_df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile", true)  
narrow_df.show
```

### 示例3：从特定目录读取

```scala
import org.apache.iotdb.tsfile._
val df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/usr/hadoop") 
df.show
```

注1：现在不支持目录中所有TsFile的全局时间排序。

注2：具有相同名称的度量应具有相同的架构。

### 示例4：广泛形式的查询

```scala
import org.apache.iotdb.tsfile._
val df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile") 
df.createOrReplaceTempView("tsfile_table")
val newDf = spark.sql("select * from tsfile_table where `device_1.sensor_1`>0 and `device_1.sensor_2` < 22")
newDf.show
```

```scala
import org.apache.iotdb.tsfile._
val df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile") 
df.createOrReplaceTempView("tsfile_table")
val newDf = spark.sql("select count(*) from tsfile_table")
newDf.show
```

### 示例5：缩小形式的查询
```scala
import org.apache.iotdb.tsfile._
val df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile", true) 
df.createOrReplaceTempView("tsfile_table")
val newDf = spark.sql("select * from tsfile_table where device_name = 'root.ln.wf02.wt02' and temperature > 5")
newDf.show
```

```scala
import org.apache.iotdb.tsfile._
val df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile", true) 
df.createOrReplaceTempView("tsfile_table")
val newDf = spark.sql("select count(*) from tsfile_table")
newDf.show
```

### 例子6：以宽写形式

```scala
// we only support wide_form table to write
import org.apache.iotdb.tsfile._

val df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile") 
df.show
df.write.tsfile("hdfs://localhost:9000/output")

val newDf = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/output")
newDf.show
```

## 示例6：以窄写形式

```scala
// we only support wide_form table to write
import org.apache.iotdb.tsfile._

val df = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/test.tsfile", true) 
df.show
df.write.tsfile("hdfs://localhost:9000/output", true)

val newDf = spark.read.tsfile("hdfs://localhost:9000/output", true)
newDf.show
```


## 附录A：模式推断的旧设计

显示TsFile的方式与TsFile Schema有关。 以以下TsFile结构为例：TsFile架构中有三个度量：状态，温度和硬件。 这三个度量的基本信息如下：

<center>
<table style="text-align:center">
	<tr><th colspan="2">名称</th><th colspan="2">类型</th><th colspan="2">编码</th></tr>
	<tr><td colspan="2">status</td><td colspan="2">Boolean</td><td colspan="2">PLAIN</td></tr>
	<tr><td colspan="2">temperature</td><td colspan="2">Float</td><td colspan="2">RLE</td></tr>
	<tr><td colspan="2">hardware</td><td colspan="2">Text</td><td colspan="2">PLAIN</td></tr>
</table>
<span>测量的基本信息</span>
</center>


文件中的现有数据如下：

<center>
<table style="text-align:center">
	<tr><th colspan="4">delta\_object:root.ln.wf01.wt01</th><th colspan="4">delta\_object:root.ln.wf02.wt02</th><th colspan="4">delta\_object:root.sgcc.wf03.wt01</th></tr>
	<tr><th colspan="2">status</th><th colspan="2">temperature</th><th colspan="2">hardware</th><th colspan="2">status</th><th colspan="2">status</th><th colspan="2">temperature</th></tr>
	<tr><th>time</th><th>value</td><th>time</th><th>value</td><th>time</th><th>value</th><th>time</th><th>value</td><th>time</th><th>value</td><th>time</th><th>value</th></tr>
	<tr><td>1</td><td>True</td><td>1</td><td>2.2</td><td>2</td><td>"aaa"</td><td>1</td><td>True</td><td>2</td><td>True</td><td>3</td><td>3.3</td></tr>
	<tr><td>3</td><td>True</td><td>2</td><td>2.2</td><td>4</td><td>"bbb"</td><td>2</td><td>False</td><td>3</td><td>True</td><td>6</td><td>6.6</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> False </td><td>3</td><td>2.1</td><td>6</td><td>"ccc"</td><td>4</td><td>True</td><td>4</td><td>True</td><td>8</td><td>8.8</td></tr>
	<tr><td>7</td><td> True </td><td>4</td><td>2.0</td><td>8</td><td>"ddd"</td><td>5</td><td>False</td><td>6</td><td>True</td><td>9</td><td>9.9</td></tr>
</table>
<span>A set of time-series data</span>
</center>

有两种显示方法：

#### 默认方式

将创建两列来存储设备的完整路径：time（LongType）和delta_object（StringType）。

- `time` : Timestamp, LongType
- `delta_object` : Delta_object ID, StringType

接下来，为每个度量创建一列以存储特定数据。  SparkSQL表结构如下：

<center>
	<table style="text-align:center">
	<tr><th>time(LongType)</th><th> delta\_object(StringType)</th><th>status(BooleanType)</th><th>temperature(FloatType)</th><th>hardware(StringType)</th></tr>
	<tr><td>1</td><td> root.ln.wf01.wt01 </td><td>True</td><td>2.2</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>1</td><td> root.ln.wf02.wt02 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>2</td><td> root.ln.wf01.wt01 </td><td>null</td><td>2.2</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>2</td><td> root.ln.wf02.wt02 </td><td>False</td><td>null</td><td>"aaa"</td></tr>
	<tr><td>2</td><td> root.sgcc.wf03.wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>3</td><td> root.ln.wf01.wt01 </td><td>True</td><td>2.1</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>3</td><td> root.sgcc.wf03.wt01 </td><td>True</td><td>3.3</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>4</td><td> root.ln.wf01.wt01 </td><td>null</td><td>2.0</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>4</td><td> root.ln.wf02.wt02 </td><td>True</td><td>null</td><td>"bbb"</td></tr>
	<tr><td>4</td><td> root.sgcc.wf03.wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> root.ln.wf01.wt01 </td><td>False</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> root.ln.wf02.wt02 </td><td>False</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> root.sgcc.wf03.wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>6</td><td> root.ln.wf02.wt02 </td><td>null</td><td>null</td><td>"ccc"</td></tr>
	<tr><td>6</td><td> root.sgcc.wf03.wt01 </td><td>null</td><td>6.6</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>7</td><td> root.ln.wf01.wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>8</td><td> root.ln.wf02.wt02 </td><td>null</td><td>null</td><td>"ddd"</td></tr>
	<tr><td>8</td><td> root.sgcc.wf03.wt01 </td><td>null</td><td>8.8</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>9</td><td> root.sgcc.wf03.wt01 </td><td>null</td><td>9.9</td><td>null</td></tr>
	</table>
</center>


#### 展开delta_object列

用“。”展开设备列。 分成多个列，忽略根目录“ root”。 方便进行更丰富的聚合操作。 如果用户希望使用这种显示方式，则需要在表创建语句中设置参数“ delta \ _object \ _name”（请参阅本手册第5.1节中的示例5），如本示例中的那样，参数“ delta \  _object \ _name“设置为” root.device.turbine“。 路径层的数量必须是一对一的。 此时，将为设备路径的每一层（“根”层除外）创建一列。 列名是参数中的名称，值是设备相应层的名称。 接下来，将为每个度量创建一列以存储特定数据。

然后，SparkSQL表结构如下：

<center>
	<table style="text-align:center">
	<tr><th>time(LongType)</th><th> group(StringType)</th><th> field(StringType)</th><th> device(StringType)</th><th>status(BooleanType)</th><th>temperature(FloatType)</th><th>hardware(StringType)</th></tr>
	<tr><td>1</td><td> ln </td><td> wf01 </td><td> wt01 </td><td>True</td><td>2.2</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>1</td><td> ln </td><td> wf02 </td><td> wt02 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>2</td><td> ln </td><td> wf01 </td><td> wt01 </td><td>null</td><td>2.2</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>2</td><td> ln </td><td> wf02 </td><td> wt02 </td><td>False</td><td>null</td><td>"aaa"</td></tr>
	<tr><td>2</td><td> sgcc </td><td> wf03 </td><td> wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>3</td><td> ln </td><td> wf01 </td><td> wt01 </td><td>True</td><td>2.1</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>3</td><td> sgcc </td><td> wf03 </td><td> wt01 </td><td>True</td><td>3.3</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>4</td><td> ln </td><td> wf01 </td><td> wt01 </td><td>null</td><td>2.0</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>4</td><td> ln </td><td> wf02 </td><td> wt02 </td><td>True</td><td>null</td><td>"bbb"</td></tr>
	<tr><td>4</td><td> sgcc </td><td> wf03 </td><td> wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> ln </td><td> wf01 </td><td> wt01 </td><td>False</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> ln </td><td> wf02 </td><td> wt02 </td><td>False</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>5</td><td> sgcc </td><td> wf03 </td><td> wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>6</td><td> ln </td><td> wf02 </td><td> wt02 </td><td>null</td><td>null</td><td>"ccc"</td></tr>
	<tr><td>6</td><td> sgcc </td><td> wf03 </td><td> wt01 </td><td>null</td><td>6.6</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>7</td><td> ln </td><td> wf01 </td><td> wt01 </td><td>True</td><td>null</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>8</td><td> ln </td><td> wf02 </td><td> wt02 </td><td>null</td><td>null</td><td>"ddd"</td></tr>
	<tr><td>8</td><td> sgcc </td><td> wf03 </td><td> wt01 </td><td>null</td><td>8.8</td><td>null</td></tr>
	<tr><td>9</td><td> sgcc </td><td> wf03 </td><td> wt01 </td><td>null</td><td>9.9</td><td>null</td></tr>
	</table>

</center>

TsFile-Spark-Connector可以在SparkSQL By SparkSQL中将一个或多个TsFiles显示为表。 它还允许用户指定一个目录或使用通配符来匹配多个目录。 如果有多个TsFile，则所有TsFile中的度量的并集将保留在表中，并且具有相同名称的度量默认情况下将具有相同的数据类型。 请注意，如果存在名称相同但数据类型不同的情况，则TsFile-Spark-Connector将无法保证结果的正确性。

写入过程是将一个DataFrame写入一个或多个TsFiles。 默认情况下，需要包括两列：time和delta_object。 其余的列用作“度量”。 如果用户想将第二个表结构写回到TsFile，则可以设置“ delta \ _object \ _name”参数（请参阅本手册5.1节的5.1节）。

## 附录B：旧注
注意：检查Spark根目录中的jar软件包，并分别用libthrift-0.9.1.jar和libfb303-0.9.1.jar替换libthrift-0.9.3.jar和libfb303-0.9.3.jar。
