学习笔记Spark—— Spark架构及原理

Posted 2021-10-26 别呀

一、Spark架构

1.1、基本组件

Cluster Manager
在standalone模式中即为Master主节点，控制整个集群，监控worker。在YARN模式中为资源管理器。

Worker
从节点，负责控制计算节点，启动Executor或者Driver。在YARN模式中为NodeManager，负责计算节点的控制。

Driver
运行Application的main()函数并创建SparkContext。

Executor
执行器，在worker node上执行任务的组件、用于启动线程池运行任务。每个Application拥有独立的一组Executor。

SparkContext
整个应用的上下文，控制应用的生命周期，主要包括：
RDD Objects（RDD DAG）：构建DAG图；
DAG Scheduler：根据作业（task）构建基于Stage的DAG，并提交Stage给TaskSchedule；
TaskScheduler：将任务（task）分发给Executor执行。

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1.2、Standalone模式运行流程

Client：客户端，负责提交Application应用程序
Application：用户编写的Spark应用程序，包含一个Driver功能的代码
Driver：运行Application代码里的main函数并创建SparkContext
SparkContext：应用上下文，控制整个生命周期。负责和Master通信，进行资源申请、分配任务等。

1、SparkContext向Master注册并申请资源
2、Master接收到SparkContext的资源申请要求，根据Worker的心跳周期内的报告信息决定在哪个Worker上分配资源
3、Worker获取到资源后，启动Executor，Executor启动后向SparkContext注册并申请分配任务
4、SparkContext接收到Executor的任务申请后，SparkContext将Application代码发送给Executor并自身解析Application代码构建RDD DAG图，DAGScheduler将DAG划分成一个或多个Stage，Stage根据Partition个数分成一个多个Task并形成TaskSet同时发送给TaskScheduler。TaskScheduler将Task分配到相应的Worker，最后提交给Executor执行。
5、Executor接收到Task之后运行Task并SparkContext汇报任务状态和进度，直到Task运行完成
所有Task运行完成后，SparkContext向Master注销，释放资源

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1.3、Spark on YARN

1.3.1、yarn-cluster运行流程

在集群模式下，Driver运行在Application Master上，Application Master进程同时负责驱动Application和从YARN中申请资源，该进程运行在YARN container内，所以启动Application Master的Client可以立即关闭而不必持续到Application的声明周期。图 1‑18是YARN集群模式的作业运行流程，流程描述如下：

• 客户端生成作业信息提交给ResourceManager。
• ResourceManager在某一个NodeManager（由YARN决定）启动container并将Application Master分配给该NodeManager。
• NodeManager接收到ResourceManager的分配，启动Application Master并初始化作业，此时NodeManager就称为Driver。
• Application向ResourceManager申请资源，分配资源同时通知其他NodeManager启动相应的Executor。
• Executor向NodeManager上的Application Master注册汇报并完成相应的任务。

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1.3.2、yarn-client运行流程

YARN客户端模式的作业运行流程。Application Master仅仅从YARN中申请资源给Executor，之后Client会跟container通信进行作业的调度。YARN-Client模式的作业运行流程描述如下：

• 客户端生成作业信息提交给ResourceManager。
• ResourceManager在本地NodeManager启动Container并将Application Master分配给该NodeManager。
• NodeManager接收到ResourceManager的分配，启动Application Master并初始化作业，此时这个NodeManager就称为Driver。
• Application向ResourceManager申请资源，分配资源同时通知其他NodeManager启动相应的Executor。
• Executor向本地启动的Application Master注册汇报并完成相应的任务。

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二、Spark RDD

2.1、RDD简介

RDD（Resilient Distributed Datasets弹性分布式数据集），可以简单的把RDD理解成一个提供了许多操作接口的数据集合，和一般数据集不同的是，其实际数据分布存储于一批机器中（内存或磁盘中）

RDD最重要的特性就是，提供了容错性，可以自动从节点失败中恢复过来。即如果某个节点上的RDD partition，因为节点故障，导致数据丢了，那么RDD会自动通过自己的数据来源重新计算该partition。

RDD的数据默认情况下存放在内存中的，但是在内存资源不足时，Spark会自动将RDD数据写入磁盘。（弹性）

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2.2、RDD 特点

• 它是集群节点上的不可改变的、已分区的集合对象；
• 通过并行转换的方式来创建如（map、filter、join等）；
• 失败自动重建；
• 可以控制存储级别（内存、磁盘等）来进行重用；
• 必须是可序列化的；在内存不足时可自动降级为磁盘存储，把RDD存储于磁盘上，这时性能有大的下降但不会差于现在的MapReduce；
• 对于丢失部分数据分区只需要根据它的lineage就可重新计算出来，而不需要做特定的checkpoint；

注意：
① RDD一旦创建就不可更改
② 重建不是从最开始的点来重建的，可以是上一步开始重建

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2.3、算子

（了解）
转换（Transformations）（如：map、Filter、groupby、join等），Transformations操作是Lazy的，也就是说从一个RDD转换生成另一个RDD的操作不是马上执行，spark在遇到Transformations操作时只会记录需要这样的操作，并不会去执行，需要等到有Actions操作的时候才会真正启动计算过程进行计算
操作（Actions）（如：count、collect、save等）,Actions操作会返回结果或把RDD数据写到存储系统中。Actions是触发Spark启动计划的动因。

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2.4、宽依赖与窄依赖

窄依赖：表现为一个父RDD的分区对应于一个子RDD的分区或者多个父RDD的分区对应于一个子RDD的分区。

宽依赖：表现为存在一个父RDD的一个分区对应一个子RDD的多个分区。

图中的每个小方格代表一个分区，而一个大方格（比如包含3个或2个小方格的大方格）代表一个RDD，竖线左边显示的是窄依赖，而右边是宽依赖。

要知道宽窄依赖的区别，那么先要了解父RDD（Parent RDD）和子RDD（Child RDD）。在上图中，“map，filter”左上面的是父RDD，而右上面的是子RDD。“union”左上面的两个RDD都是其右上面的RDD的父RDD，所以它是有两个父RDD的。