Spark在Windows下的環境搭建

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由於Spark是用Scala來寫的，所以Spark對Scala肯定是原生態支援的，因此這裡以Scala為主來介紹Spark環境的搭建，主要包括四個步驟，分別是：JDK的安裝，Scala的安裝，Spark的安裝，Hadoop的下載和配置。為了突出”From Scratch”的特點（都是標題沒選好的緣故），所以下面的步驟稍顯有些囉嗦，老司機大可不必閱讀，直接跳過就好。 
　　

一．JDK的安裝與環境變數的設定1.1 JDK的安裝

　　JDK（全稱是JavaTM Platform Standard Edition Development Kit）的安裝，是Java SE Downloads，一般進入頁面後，會預設顯示一個最新版的JDK，如所示，當前最新版本是JDK 8，更為詳細具體的地址是Java SE Development Kit 8 Downloads：

　　中兩個用紅色標記的地方都是可以點擊的，點擊進去之後可以看到這個最新版本的一些更為詳細的資訊，如所示：

　　首先，這裡主要包含有8u101和8u102這兩個版本，Java給出的官方說明是：

“Java SE 8u101 includes important security fixes. Oracle strongly recommends that all Java SE 8 users upgrade to this release. Java SE 8u102 is a patch-set update, including all of 8u101 plus additional features (described in the release notes). ”

　　也就是說Java推薦所有開發人員從以前的版本升級到JDK 8u101，而JDK 8u102則除了包括101的所有特性之外，還有一些其他的特性。對於版本的選擇，自行選擇就好了，其實對於普通開發人員來說，體現不了太大的區別，我這裡就是使用的JDK 8u101版本。

　　選好8u101版本後，再選擇你的對應開發平台，由於我的機器是64位的，所以我這裡選擇Windows64位的版本。記得在下載之前，必須要接受上方的許可協議，在中用紅色圈出。 
　　 
　　除了下載最新版本的JDK，也可以在Oracle Java Archive下載到曆史版本的JDK，但官方建議只做測試用。 
　　 
　　JDK在windows下的安裝非常簡單，按照正常的軟體安裝思路去雙擊下載得到的exe檔案，然後設定你自己的安裝目錄（安裝目錄在設定環境變數的時候需要用到）即可。 
　　

1.2 環境變數的設定

　　接下來設定相應的環境變數，設定方法為：在案頭右擊【電腦】－－【屬性】－－【進階系統設定】，然後在系統屬性裡選擇【進階】－－【環境變數】，然後在系統變數中找到“Path”變數，並選擇“編輯”按鈕後出來一個對話方塊，可以在裡面添加上一步中所安裝的JDK目錄下的bin檔案夾路徑名，我這裡的bin檔案夾路徑名是：F:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\bin，所以將這個添加到path路徑名下，注意用英文的分號“;”進行分割。這樣設定好後，便可以在任意目錄下開啟的cmd命令列視窗下運行

java -version

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觀察是否能夠輸出相關java的版本資訊，如果能夠輸出，說明JDK安裝這一步便全部結束了。

　　全部流程如所示（後續軟體安裝的系統變數設定都是這套流程）：

1.3 一些題外話

　 
　　這裡講兩句題外話，各位看官不關心的話可以跳過這裡，不影響後續的安裝步驟。 
　　在軟體安裝的時候，相信各位沒少遇到過環境變數和系統變數，所以這裡就來扒一扒令人頭疼的PATH, CLASSPATH和JAVA_HOME等參數的具體含義。

1.3.1 環境變數、系統變數和使用者變數

• 環境變數包括系統變數和使用者變數
• 系統變數的設定針對該作業系統下的所有使用者起作用；
• 使用者變數的設定只針對目前使用者起作用

如果對這些概念還不是特別熟悉的，建議先看完下面幾個點之後，再回過頭來看這三句話。

1.3.2 PATH

　　也就是上一步設定的系統變數，告訴作業系統去哪裡找到Java.exe的執行路徑，當你在命令列視窗冷不丁的敲上如下命令的時候，

java -version

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作業系統首先會一驚，What the hell does “java” mean? 不過吐槽歸吐槽，活還是得幹，於是悠悠的記起來了蓋茨爸爸說過的三句話：

1. 當你看不懂命令列視窗中的一個命令的時候，你首先去你所在的目前的目錄下找找，是否有這個命令的.exe程式？如果有，那就用它來啟動執行；
2. 如果沒有，千萬別放棄，記得要去Path系統變數下的那些目錄下去找一找，如果找到了，啟動並執行命令；
3. 如果上面兩個地方依然還沒找到，那你就撒個嬌，報個錯好了。

所以我們將JDK安裝目錄下的bin檔案夾添加到Path系統變數的目的也就在這裡，告訴作業系統：如果在目前的目錄下找不到java.exe，就去Path系統變數裡的那些路徑下挨個找一找，直到找到java.exe為止。那為什麼要設定bin檔案夾，而不是JDK安裝的根目錄呢？原因就在於根目錄下沒有java.exe啊，只有bin檔案夾下才有啊喂……

如果只是在命令列視窗下運行一下java的命令，那其實也可以不設定系統變數，只是每次在命令列視窗運行java的命令時，都必須帶上一長串路徑名，來直接指定java.exe的位置，如下所示。

C:\Users\weizierxu>F:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\bin\java.exe -version‘F:\Program‘ 不是內部或外部命令，也不是可啟動並執行程式或批次檔。

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注意：這裡報錯的原因並不是說直接指定java.exe的路徑名這種方式有問題，而是命令列下無法解析帶有空格的路徑名，所以需要用到雙引號，如下：

C:\Users\weizierxu>"F:\Program Files"\Java\jdk1.8.0_101\bin\java.exe -versionjava version "1.8.0_101"Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_101-b13)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.101-b13, mixed mode)

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1.3.3 CLASSPATH

　　CLASSPATH是在Java執行一個已經編譯好的class檔案時，告訴Java去哪些目錄下找到這個class檔案，比如你的程式裡用到某個Jar包（Jar包裡的都是已經編譯好的class檔案），那麼在執行的時候，Java需要找到這個Jar包才行，去哪找呢？從CLASSPATH指定的目錄下，從左至右開始尋找（用分號區分開的那些路徑名），直到找到你指定名字的class檔案，如果找不到就會報錯。這裡做一個實驗，就能明白具體是什麼意思了。
　　首先，我在F:\Program Files\Java目錄下，利用Windows內建的記事本寫了一個類似於Hello World的程式，儲存為testClassPath.java檔案（注意尾碼名得改成java），內容如下：

public class testClassPath{    public static void main(String[] args){        System.out.println("Hello, this is a test on CLASSPATH!");    }}

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然後，我將cmd的目前的目錄切換到（通過cd命令）F:\Program Files\Java目錄下，然後用javac命令來對這個.java檔案進行編譯，如所示：
 

從中可以看到，javac命令可以正常使用（沒有任何輸出的就表明正確編譯了），這是因為執行該命令的javac.exe同樣存在於JDK安裝路徑下的bin目錄中，而這個目錄我們已經添加到Path系統變數中去了，所以cmd能夠認識這個命令。這個時候可以看到F:\Program Files\Java目錄下多了一個testClassPath.class檔案。不過運行這個class檔案的時候，報錯了。這個時候，CLASSPATH就派上用場了，和1.2節中對Path系統變數設定的方法一樣，這裡在CLASSPATH（如果系統變數的列表中沒有CLASSPATH這個選項，那麼點擊建立，然後添加路徑即可）中最後面添加上;.，英文的分號表示和前面已有的路徑分割開，後面的小點.表示目前的目錄的意思。
這個時候記得要另起一個新的cmd視窗，然後利用cd命令切換到testClassPath.class所在目錄，然後再去執行，便可以成功得到結果了。

F:\Program Files\Java>java testClassPathHello, this is a test on CLASSPATH!

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　　因此，和Path變數不同的是，Java在執行某個class檔案的時候，並不會有預設的先從目前的目錄找這個檔案，而是只去CLASSPATH指定的目錄下找這個class檔案，如果CLASSPATH指定的目錄下有這個class檔案，則開始執行，如果沒有則報錯（這裡有去目前的目錄下找這個class檔案，是因為當前路徑通過.的方式，已經添加到了CLASSPATH系統變數中）。
　　上面講的指定CLASSPATH系統變數的方法，都是直接寫死在系統變數中的，為了避免造成幹擾（比如多個同名class檔案存在於多個路徑中，這些路徑都有添加到CLASSPATH系統變數中，由於在找class檔案的時候，是從左往右掃描CLASSPATH系統變數中的路徑的，所以在利用java testClassPath方法執行的時候，啟動並執行便是位置在CLASSPATH系統變數中最左邊的那個路徑中，對應的class檔案，而這顯然不是我們想要的結果），因此在諸如Eclipse等等這些IDE中，並不需要人為手動設定CLASSPATH系統變數，而是只設定當前程式的特定的CLASSPATH系統變數，這樣便不會影響到其他程式的運行了。

1.3.4 JAVA_HOME

JAVA_HOME並不是Java本身所需要的參數，而是其他的一些第三方工具需要這個參數來配置它們自己的參數，它存在的意義無非是告訴那些軟體，我的JDK安裝在這個目錄下，你如果要用到我的Java程式的話，直接來我這個目錄下找就好了，而JAVA_HOME就是JDK的安裝路徑名。比如我的JDK安裝在F:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101目錄下（注意該目錄下的bin目錄，就是在1.3.2節裡Path系統變數中要添加的值），那麼JAVA_HOME裡要添加的值便是F:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101，以後碰到類似HOME的系統變數，都是軟體的安裝目錄。

二. Scala的安裝

　　首先從DOWNLOAD PREVIOUS VERSIONS下載到對應的版本，在這裡需要注意的是，Spark的各個版本需要跟相應的Scala版本對應，比如我這裡使用的Spark 1.6.2就只能使用Scala 2.10的各個版本，目前最新的Spark 2.0就只能使用Scala 2.11的各個版本，所以下載的時候，需要注意到這種Scala版本與Spark版本相互對應的關係。我這裡現在用的是Scala 2.10.6，適配Spark從1.3.0到Spark 1.6.2之間的各個版本。在版本頁面DOWNLOAD PREVIOUS VERSIONS選擇一個適合自己需要的版本後，會進入到該版本的具體下載頁面，如所示，記得下載二進位版本的Scala，點擊圖中箭頭所指，下載即可：

　　下載得到Scala的msi檔案後，可以雙擊執行安裝。安裝成功後，預設會將Scala的bin目錄添加到PATH系統變數中去（如果沒有，和JDK安裝步驟中類似，將Scala安裝目錄下的bin目錄路徑，添加到系統變數PATH中），為了驗證是否安裝成功，開啟一個新的cmd視窗，輸入scala然後斷行符號，如果能夠正常進入到Scala的互動命令環境則表明安裝成功。如所示：

如果不能顯示版本資訊，並且未能進入Scala的互動命令列，通常有兩種可能性： 
- Path系統變數中未能正確添加Scala安裝目錄下的bin檔案夾路徑名，按照JDK安裝中介紹的方法添加即可。 
- Scala未能夠正確安裝，重複上面的步驟即可。

三. Spark的安裝

　　Spark的安裝非常簡單，直接去Download Apache Spark。有兩個步驟：

• 選擇好對應Hadoop版本的Spark版本，如中所示；
• 然後點擊中箭頭所指的spark-1.6.2-bin-hadoop2.6.tgz，等待下載結束即可。

　　這裡使用的是Pre-built的版本，意思就是已經編譯了好了，下載來直接用就好，Spark也有源碼可以下載，但是得自己去手動編譯之後才能使用。下載完成後將檔案進行解壓（可能需要解壓兩次），最好解壓到一個盤的根目錄下，並重新命名為Spark，簡單不易出錯。並且需要注意的是，在Spark的檔案目錄路徑名中，不要出現空格，類似於“Program Files”這樣的檔案夾名是不被允許的。

　　解壓後基本上就差不多可以到cmd命令列下運行了。但這個時候每次運行spark-shell（spark的命令列互動視窗）的時候，都需要先cd到Spark的安裝目錄下，比較麻煩，因此可以將Spark的bin目錄添加到系統變數PATH中。例如我這裡的Spark的bin目錄路徑為D:\Spark\bin，那麼就把這個路徑名添加到系統變數的PATH中即可，方法和JDK安裝過程中的環境變數設定一致，設定完系統變數後，在任意目錄下的cmd命令列中，直接執行spark-shell命令，即可開啟Spark的互動式命令列模式。

四．HADOOP下載

　　系統變數設定後，就可以在任意目前的目錄下的cmd中運行spark-shell，但這個時候很有可能會碰到各種錯誤，這裡主要是因為Spark是基於Hadoop的，所以這裡也有必要配置一個Hadoop的運行環境。在Hadoop Releases裡可以看到Hadoop的各個曆史版本，這裡由於下載的Spark是基於Hadoop 2.6的（在Spark安裝的第一個步驟中，我們選擇的是Pre-built for Hadoop 2.6），我這裡選擇2.6.4版本，選擇好相應版本並點擊後，進入詳細的下載頁面，如所示，選擇圖中紅色標記進行下載，這裡上面的src版本就是源碼，需要對Hadoop變更或者想自己進行編譯的可以下載對應src檔案，我這裡下載的就是已經編譯好的版本，即圖中的’hadoop-2.6.4.tar.gz’檔案。

　　 
　　下載並解壓到指定目錄，然後到環境變數部分設定HADOOP_HOME為Hadoop的解壓目錄，我這裡是F:\Program Files\hadoop，然後再設定該目錄下的bin目錄到系統變數的PATH下，我這裡也就是F:\Program Files\hadoop\bin，如果已經添加了HADOOP_HOME系統變數，也可以用%HADOOP_HOME%\bin來指定bin檔案夾路徑名。這兩個系統變數設定好後，開啟一個新的cmd，然後直接輸入spark-shell命令。

　　正常情況下是可以運行成功並進入到Spark的命令列環境下的，但是對於有些使用者可能會遇到null 指標的錯誤。這個時候，主要是因為Hadoop的bin目錄下沒有winutils.exe檔案的原因造成的。這裡的解決辦法是： 
　　 
- 去 https://github.com/steveloughran/winutils 選擇你安裝的Hadoop版本號碼，然後進入到bin目錄下，找到winutils.exe檔案，下載方法是點擊winutils.exe檔案，進入之後在頁面的右上方部分有一個Download按鈕，點擊下載即可。 
- 下載好winutils.exe後，將這個檔案放入到Hadoop的bin目錄下，我這裡是F:\Program Files\hadoop\bin。 
- 在開啟的cmd中輸入 

F:\Program Files\hadoop\bin\winutils.exe chmod 777 /tmp/hive 

這個操作是用來修改許可權的。注意前面的F:\Program Files\hadoop\bin部分要對應的替換成實際你所安裝的bin目錄所在位置。

　　經過這幾個步驟之後，然後再次開啟一個新的cmd視窗，如果正常的話，應該就可以通過直接輸入spark-shell來運行Spark了。 
正常的運行介面應該如所示：

可以看到，在直接輸入spark-shell命令後，Spark開始啟動，並且輸出了一些日誌資訊，大多數都可以忽略，需要注意的是兩句話：

Spark context available as sc.SQL context available as sqlContext.

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Spark context和SQL context分別是什麼，後續再講，現在只需要記住，只有看到這兩個語句了，才說明Spark真正的成功啟動了。

五. Python下的PySpark

　　針對Python下的Spark，和Scala下的spark-shell類似，也有一個PySpark，它同樣也是一個互動命令列工具，可以對Spark進行一些簡單的調試和測試，和spark-shell的作用類似。對於需要安裝Python的來說，這裡建議使用Python(x,y)，它的優點就是集合了大多數的工具包，不需要自己再單獨去下載而可以直接import來使用，並且還省去了繁瑣的環境變數配置，是Python(x,y) - Downloads，下載完成後，雙擊運行安裝即可。因為本教程主要以Scala為主，關於Python的不做過多講解。 
　　並且，pyspark的執行檔案和spark-shell所在路徑一致，按照上述方式解壓好spark後，可以直接在cmd的命令列視窗下執行pyspark的命令，啟動python的調試環境。 
　　但是如果需要在python中或者在類似於IDEA IntelliJ或者PyCharm等IDE中使用PySpark的話，需要在系統變數中建立一個PYTHONPATH的系統變數，然後

PATHONPATH=%SPARK_HOME%\python;%SPARK_HOME%\python\lib\py4j-0.10.4-src.zip

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設定好後，建議使用PyCharm作為IDE（因為IDEA IntelliJ的設定繁瑣很多，沒耐心了設定一堆參數啦，哈哈哈）

六. 小結

　　至此，基本的Spark本地調試環境便擁有了，對於初步的Spark學習也是足夠的。但是這種模式在實際的Spark開發的時候，依然是不夠用的，需要藉助於一個比較好用的IDE來輔助開發過程。下一講就主要講解ItelliJ IDEA以及Maven的配置過程。

七. Tips

• 血的教訓：永遠不要在軟體的安裝路徑中留有任何的空格
• 網上找Hadoop 2.7.2的winutils.exe找不到的時候，直接用2.7.1的winutils.exe，照樣能用 
  　（2017.06.14更新）　

參考

• PATH and CLASSPATH（Oracle官方給出的一些關於Path和CLASSPATH的解釋，推薦）
• Difference among JAVA_HOME,JRE_HOME,CLASSPATH and PATH
• Java中設定classpath、path、JAVA_HOME的作用
• Why does starting spark-shell fail with NullPointerException on Windows?(關於如何解決啟動spark-shell時遇到的NullPointerException問題)

Spark在Windows下的環境搭建