6.Spark streaming技术内幕 : Job动态生成原理与源码解析

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Spark streaming 程序的运行过程是将DStream的操作转化成RDD的操作，Spark Streaming 和 Spark Core 的关系如下图（图片来自spark官网）

Spark Streaming 会按照程序设定的时间间隔不断动态生成Job来处理输入数据，这里的Job生成是指将Spark Streaming 的程序翻译成Spark内核的RDD操作，翻译的过程并不会触发Job的运行，Spark Streaming 会将翻译的处理逻辑封装在Job对象中，最后会将Job提交到集群上运行。这就是Spark Streaming 运行的基本过程。下面详细介绍Job动态生成和提交过程。

 

首先,当SparkStreaming的start方法调用后,整个Spark Streaming 程序开始运行,按照指定的时间间隔生成Job并提交给集群运行,在生成Job的工程中主要核心对象有

    1.JobScheduler   

    2.JobGenerator

    3.DStreamGraph

    4.DStream

其中,  JobScheduler  负责启动 JobGenerator生成Job,并提交生成的Job到集群运行,这里的Job不是在spark core 中提到的job,它只是作业运行的代码模板,是逻辑级别的,可以类比java线程中的Runnable接口实现,不是真正运行的作业,  它封装了由DStream转化而来的RDD操作.JobGenerator负责定时调用 DStreamingGraph的generateJob方法生成Job和清理Dstream的元数据,  DStreamGraph持有构成DStream图的所有DStream对象,并调用 DStream的generateJob方法生成具体Job对象.DStream生成最终的Job交给 JobScheduler  调度执行。整体过程如下图所示：

 

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下面结合源码分析每一步过程 (源码中黄色背景部分为核心逻辑代码,例如 :  scheduler .start() ) :

首先，StreamingContext起动时调用start方法

1. try{
2. validate()
3. // Start the streaming scheduler in a new thread, so that thread local properties
4. // like call sites and job groups can be reset without affecting those of the
5. // current thread.
6. ThreadUtils.runInNewThread("streaming-start"){
7. sparkContext.setCallSite(startSite.get)
8. sparkContext.clearJobGroup()
9. sparkContext.setLocalProperty(SparkContext.SPARK_JOB_INTERRUPT_ON_CANCEL,"false")
10. savedProperties.set(SerializationUtils.clone(
11. sparkContext.localProperties.get()).asInstanceOf[Properties])
12. scheduler.start()
13. }
14. state =StreamingContextState.ACTIVE
15. }catch{
16. caseNonFatal(e)=>
17. logError("Error starting the context, marking it as stopped", e)
18. scheduler.stop(false)
19. state =StreamingContextState.STOPPED
20. throw e
21. }

 

其中调用了scheduler的start方法,此处的scheduler 就是  org.apache.spark.streaming.scheduler.JobScheduler   对象,

StreamingContext持有 org.apache.spark.streaming.scheduler.JobScheduler 对象的引用。

下面看一下 JobScheduler的start方法:

 

1. eventLoop =newEventLoop[JobSchedulerEvent]("JobScheduler"){
2. override protected def onReceive(event:JobSchedulerEvent):Unit= processEvent(event)
3. override protected def onError(e:Throwable):Unit= reportError("Error in job scheduler", e)
4. }
5. eventLoop.start()
6. // attach rate controllers of input streams to receive batch completion updates
7. for{
8. inputDStream <- ssc.graph.getInputStreams
9. rateController <- inputDStream.rateController
10. } ssc.addStreamingListener(rateController)
11. listenerBus.start()
12. receiverTracker =newReceiverTracker(ssc)
13. inputInfoTracker =newInputInfoTracker(ssc)
14. executorAllocationManager =ExecutorAllocationManager.createIfEnabled(
15. ssc.sparkContext,
16. receiverTracker,
17. ssc.conf,
18. ssc.graph.batchDuration.milliseconds,
19. clock)
20. executorAllocationManager.foreach(ssc.addStreamingListener)
21. receiverTracker.start()
22. jobGenerator.start()
23. executorAllocationManager.foreach(_.start())
24. logInfo("Started JobScheduler")

 

可以看到 JobScheduler调用了 jobGenerator的start方法和 eventLoop的start方法,eventLoop用来接收 JobSchedulerEvent消息,并交给 processEvent函数进行处理

代码如下:

1. private def processEvent(event:JobSchedulerEvent){
2. try{
3. event match {
4. caseJobStarted(job, startTime)=> handleJobStart(job, startTime)
5. caseJobCompleted(job, completedTime)=> handleJobCompletion(job, completedTime)
6. caseErrorReported(m, e)=> handleError(m, e)
7. }
8. }catch{
9. case e:Throwable=>
10. reportError("Error in job scheduler", e)
11. }
12. }

 

 可以看到 JobScheduler中的eventLoop只处理JobStarted,JobCompleted和ErrorReported 三类消息,这三类消息的处理不是Job动态生成的核心逻辑代码先略过,(注意:后面 JobGenerator中也有个eventLoop不要和这里的eventLoop混淆。)

JobGenerator的start方法首先new了一个EventLoop对象eventLoop,并复 写onReceive(),将收到的JobGeneratorEvent 消息交给 processEvent 方法处理.源码如下:

 

1. /** Start generation of jobs */ def start(): Unit = synchronized { if (eventLoop != null) return // generator has already been started // Call checkpointWriter here to initialize it before eventLoop uses it to avoid a deadlock. // See SPARK-10125 checkpointWriter eventLoop = new EventLoop[JobGeneratorEvent]("JobGenerator") { override protected def onReceive(event: JobGeneratorEvent): Unit = processEvent(event) override protected def onError(e: Throwable): Unit = { jobScheduler.reportError("Error in job generator", e) } } eventLoop.start() if (ssc.isCheckpointPresent) { restart() } else { startFirstTime() } }

JobGenerator创建了eventLoop对象之后调用该对象的start方法,启动监听进程,准备接收JobGeneratorEvent类型消息交给processEvent函数处理,然后调用了startFirstTime方法,该方法启动DStreamGraph和定时器,定时器启动后根据程序设定的时间间隔给eventLoop对象发送GenerateJobs消息,如下图:

 

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eventLoop对象收到  GenerateJobs 消息交个processEvent方法处理,processEvent收到该消息,调用generateJobs方法处理,源码如下:

 

1. /** Generate jobs and perform checkpoint for the given `time`. */
2. private def generateJobs(time:Time){
3. // Checkpoint all RDDs marked for checkpointing to ensure their lineages are
4. // truncated periodically. Otherwise, we may run into stack overflows (SPARK-6847).
5. ssc.sparkContext.setLocalProperty(RDD.CHECKPOINT_ALL_MARKED_ANCESTORS,"true")
6. Try{
7. jobScheduler.receiverTracker.allocateBlocksToBatch(time)// allocate received blocks to batch
8. graph.generateJobs(time)// generate jobs using allocated block
9. } match {
10. caseSuccess(jobs)=>
11. val streamIdToInputInfos = jobScheduler.inputInfoTracker.getInfo(time)
12. jobScheduler.submitJobSet(JobSet(time, jobs, streamIdToInputInfos))
13. caseFailure(e)=>
14. jobScheduler.reportError("Error generating jobs for time "+ time, e)
15. }
16. eventLoop.post(DoCheckpoint(time, clearCheckpointDataLater =false))
17. }

 

JobGenerator中的generateJobs方法主要关注两行代码,首先调用graph的generateJobs方法,给方法返回Success(jobs) 或者 Failure(e),其中的jobs就是该方法返回的Job对象集合,如果Job创建成功,再调用JobScheduler的submitJobSet方法将job提交给集群执行。

首先分析Job对象的产生，DStreamGraph 的start方法源码：

1. def generateJobs(time:Time):Seq[Job]={
2. logDebug("Generating jobs for time "+ time)
3. val jobs =this.synchronized{
4. outputStreams.flatMap { outputStream =>
5. val jobOption = outputStream.generateJob(time)
6. jobOption.foreach(_.setCallSite(outputStream.creationSite))
7. jobOption
8. }
9. }
10. logDebug("Generated "+ jobs.length +" jobs for time "+ time)
11. jobs
12. }

 

DStreamGraph 的start方法源码调用了outputStream对象的generateJob方法，ForeachDStream重写了该方法：

 

1. override def generateJob(time:Time):Option[Job]={
2. parent.getOrCompute(time) match {
3. caseSome(rdd)=>
4. val jobFunc =()=> createRDDWithLocalProperties(time, displayInnerRDDOps){
5. foreachFunc(rdd, time)
6. }
7. Some(newJob(time, jobFunc))
8. caseNone=>None
9. }
10. }

 

ForeachDStream的 generateJob 将用户编写的DStream处理函数封装在jobFunc中，并将其传入Job对象，至此Job的生成。

接下来分析Job提交过程，JobScheduler负责Job的提交，核心代码在submitJobSet方法中：

 

1. def submitJobSet(jobSet:JobSet){
2. if(jobSet.jobs.isEmpty){
3. logInfo("No jobs added for time "+ jobSet.time)
4. }else{
5. listenerBus.post(StreamingListenerBatchSubmitted(jobSet.toBatchInfo))
6. jobSets.put(jobSet.time, jobSet)
7. jobSet.jobs.foreach(job => jobExecutor.execute(newJobHandler(job)))
8. logInfo("Added jobs for time "+ jobSet.time)
9. }
10. }

 

其中jobExecutor对象是一个线程池，JobHandler实现了 Runnable接口，在JobHandler 的run方法中会调用传入的job对象的run方法。

 

疑问：Job的run方法执行是如何触发RDD的Action操作从而出发job的真正运行的呢？我们下次再具体分析，请随时关注博客更新!

 

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