SPARK k8s backend中Executor Rolling(Executor的自动化滚动驱逐)

Posted 2022-12-06 鸿乃江边鸟

背景

本文基于SPARK 3.3.0
在Spark 3.3.0中出现了一个新特性那就是自动重启Executor，这个主要解决是什么问题呢？ 主要解决在Streaming中由于一个Executor的处理延迟导致整个Streaming任务延迟，但是这也是适用于批任务，使得批任务Executor的驱逐更加灵活。具体的可参考SPARK-37810

分析

在spark 3.3.0之前，如果发现任务是比较慢或者任务失败了，

• 可以开启spark.speculation(默认是关闭的)，进行推测执行，
• 也可以开启spark.excludeOnFailure.enabled (默认是关闭的)以保证task不会重新调度到失败的Executor上
• 如果发现executor失败了，可以开启spark.excludeOnFailure.killExcludedExecutors(默认是关闭的)，确保在fetch失败的时候，把execlude给删除掉。
  但是这些都是事后的弥补方式，所以这里提出的Executor Rolling是事前预测执行的方式，该方式会周期性的轮询。

直接看代码ExecutorRollPlugin:

class ExecutorRollPlugin extends SparkPlugin 
  override def driverPlugin(): DriverPlugin = new ExecutorRollDriverPlugin()

  // No-op
  override def executorPlugin(): ExecutorPlugin = null

它继承SparkPlugin,关于SparkPlugin，可以参考spark 3.x Plugin Framework,总的来说，spark提供了一种插件机制，我们可以灵活的用它来做自己想要的事情，比如说 自定义指标等等。
我们看到这里executorPlugin方法是为null的，因为Executor的启动停止调度是在Driver进行的，所以executor根本不需要。
而对于ExecutorRollDriverPlugin:

class ExecutorRollDriverPlugin extends DriverPlugin with Logging 
  override def init(sc: SparkContext, ctx: PluginContext): JMap[String, String] = 
    val interval = sc.conf.get(EXECUTOR_ROLL_INTERVAL)
    if (interval <= 0) 
      logWarning(s"Disabled due to invalid interval value, '$interval'")
     else if (!sc.conf.get(DECOMMISSION_ENABLED)) 
      logWarning(s"Disabled because $DECOMMISSION_ENABLED.key is false.")
     else 
      minTasks = sc.conf.get(MINIMUM_TASKS_PER_EXECUTOR_BEFORE_ROLLING)
      // Scheduler is not created yet
      sparkContext = sc

      val policy = ExecutorRollPolicy.withName(sc.conf.get(EXECUTOR_ROLL_POLICY))
      periodicService.scheduleAtFixedRate(() => 
        try 
          sparkContext.schedulerBackend match 
            case scheduler: KubernetesClusterSchedulerBackend =>
              val executorSummaryList = sparkContext
                .statusStore
                .executorList(true)
              choose(executorSummaryList, policy) match 
                case Some(id) =>
                  // Use decommission to be safe.
                  logInfo(s"Ask to decommission executor $id")
                  val now = System.currentTimeMillis()
                  scheduler.decommissionExecutor(
                    id,
                    ExecutorDecommissionInfo(s"Rolling via $policy at $now"),
                    adjustTargetNumExecutors = false)
                case _ =>
                  logInfo("There is nothing to roll.")
              
            case _ =>
              logWarning("This plugin expects " +
                s"$classOf[KubernetesClusterSchedulerBackend].getSimpleName.")
          
         catch 
          case e: Throwable => logError("Error in rolling thread", e)
        
      , interval, interval, TimeUnit.SECONDS)
    
    Map.empty[String, String].asJava
  
....
private def choose(list: Seq[v1.ExecutorSummary], policy: ExecutorRollPolicy.Value)
      : Option[String] = 
    val listWithoutDriver = list
      .filterNot(_.id.equals(SparkContext.DRIVER_IDENTIFIER))
      .filter(_.totalTasks >= minTasks)
    val sortedList = policy match 
      case ExecutorRollPolicy.ID =>
        // We can convert to integer because EXECUTOR_ID_COUNTER uses AtomicInteger.
        listWithoutDriver.sortBy(_.id.toInt)
      case ExecutorRollPolicy.ADD_TIME =>
        listWithoutDriver.sortBy(_.addTime)
      case ExecutorRollPolicy.TOTAL_GC_TIME =>
        listWithoutDriver.sortBy(_.totalGCTime).reverse
      case ExecutorRollPolicy.TOTAL_DURATION =>
        listWithoutDriver.sortBy(_.totalDuration).reverse
      case ExecutorRollPolicy.AVERAGE_DURATION =>
        listWithoutDriver.sortBy(e => e.totalDuration.toFloat / Math.max(1, e.totalTasks)).reverse
      case ExecutorRollPolicy.FAILED_TASKS =>
        listWithoutDriver.sortBy(_.failedTasks).reverse
      case ExecutorRollPolicy.OUTLIER =>
        // If there is no outlier we fallback to TOTAL_DURATION policy.
        outliersFromMultipleDimensions(listWithoutDriver) ++
          listWithoutDriver.sortBy(_.totalDuration).reverse
      case ExecutorRollPolicy.OUTLIER_NO_FALLBACK =>
        outliersFromMultipleDimensions(listWithoutDriver)
    
    sortedList.headOption.map(_.id)
  

这里是periodicService单个线程定时触发，如果发现backend是k8s的话（所以目前只适用于spark on k8s），就会从已有的AppStatusStore（通过AppStatusListener机制获取到对应的Event，从而存储信息,目前来看，executor的metrics信息是通过heartbeat来传递到driver端的）存储中取出Executor的信息，进而根据配置的策略（Executor创建的ID，失败的task，GC时间等）进行驱逐。
当然在驱逐Executor的时候，也会考虑目前在Executor上运行的task的个数，具体配置为spark.kubernetes.executor.minTasksPerExecutorBeforeRolling(默认是0)，只有小于等于该阈值，才会kill 对应的Executor，而且默认是只驱逐一个Executor。

该方式的优点：

• 事前的处理方式，而不是事后处理
• 独立于ExecutorPodsAllocator，使组件之间功能明确，便于代码维护
• 适用于动态和静态Executor资源分配的场景
• 驱逐策略根据运行时的统计信息来的，更加合理

具体使用方式，配置如下：

spark.plugins=org.apache.spark.scheduler.cluster.k8s.ExecutorRollPlugin
spark.decommission.enabled=true
spark.kubernetes.executor.rollInterval=3600s

当然，对于对于这种Executor驱逐，有其他公司也提出了不同的解决方法，如:SPARK-37028