spark梳理

​大数据组件,离线用过hadoop,实时用过spark。

Hadoop现在比较稳定了,面试主要就是问Spark。

包括我工作这么多年,都没搞清过底层到底是怎么运行的,但是有些东西 懂的人一说就通了,优化起来也会有思路。

我下面给spark梳理一下。做个基本概要,方便面试。

一、spark运行原理:

    1.提交spark任务,构建spark application运行环境,启动sparkContext。

    2.sparkContext向资源管理器(可以使Standalone,Mesos,Yarn)申请运行Executor资源,并启动StandaloneExecutorbackend(后台监控程序)。

            注:

            a.每个节点可以起一个或多个Executor。

    3.Executor向SparkContext申请Task。

            注:

            a.每个Executor由若干core组成,每个Executor的每个core一次只能执行一个Task。 

            b.每个Task执行的结果就是生产了目标RDD的一个partition。

            c.这里的core是虚拟机的core而不是机器的物理CPU核,可以理解为就是Executor的一个工作线程。

            d.Task被执行并发度(并发度不等于task数量)=Executor数目*每个Executor核数(=core总个数)

            e.partition数目在map阶段保持不变,在Reduce阶段,RDD的聚合会触发Shuffle操作,聚合后的RDD的partition数目跟具体操作有关,例如repartition操作会聚合成指定分区数,还有一些算子是可配置的。

            f.RDD在计算的时候,每个分区都会起一个task,所以rdd的分区数目决定了总的task数目。

            g.申请的计算节点(Executor)数目和计算节点的核数,决定了统一时刻可以并行执行的task。比如:rdd有100个分区(partition),那么计算的时候就会生成100个task,你的资源配置为10个计算节点,每个2个核,同时可以并行的task数量就是20,计算这个rdd就需要5个轮次。                    如果资源不变,你的RDD只有2个分区,那么同一时刻只有2个task运行,其余18个核空转,造成资源浪费。这就是在spark调优中,增大RDD分区数目,增大任务并行度的原因

    4.sparkContext将应用程序分发给Executor。

    5.sparkContext构建成DAG图,将DAG图分解成Stage、将Taskset发送给TaskScheduler,最后由TaskScheduler将Task发送给Executor运行。

    6.Task在Executor上运行,运行完释放所有资源

常用术语:

Application:Application都是指用户编写的Spark应用程序,其中包括一个Driver功能的代码和分布在集群中多个节点上运行的Executor代码。

Driver:Spark中的Driver即运行上述Application的main函数并创建SparkContext,创建SparkContext的目的是为了准备Spark应用程序的运行环境,在Spark中有SparkContext负责与ClusterManager通信,进行资源申请、任务的分配和监控等,当Executor部分运行完毕后,Driver同事负责将SparkContext关闭,通常用SparkContext代表Driver。

Executor:某个Application运行在worker节点上的一个进程,该进程负责运行某些Task,并且负责将数据存到内存或磁盘上,每个Application都有各自独立的一批Executor,在Spark on Yarn模式下,其进程名称为CoarseGrainedExecutorBackend。一个CoarseGrainedExecutor Backend有且仅有一个Executor对象,负责将Task包装成taskRunner,并从线程池中抽取一个空闲线程运行Task,这个每一个CoarseGrainedExecutor Backend能并行运行Task的数量取决于分配给他的cpu核数。

ClusterManager:指的是在集群上获取资源的外部服务。目前有三种类型

    1.Standalone:spark原生的资源管理,由Master负责资源的分配

    2.Apache Mesos:与Hadoop MR兼容性良好的一种资源调度框架

    3.Hadoop Yarn:主要是指Yarn中的ResourceManager

Worker:集群中任何可以运行Application代码的节点,在Standalone模式中指的是通过slave文件配置的Worker节点,在Spark on Yarn模式下就是NodeManager节点。

Task:被送到某个Executor上的工作单元,但HadoopMR中的MapTask和Reduce Task概念一样,是运行Application的基本单位,多个Task组成一个Stage,而Task的调度和管理等是由TaskScheduler负责。一般来说,一个 rdd 有多少个 partition,就会有多少个 task,因为每一个 task 只是处理一个 partition 上的数据。

Job:包含多个Task组成的并行计算,往往由Spark Action触发生成,一个Application中往往会产生多个Job。我的理解就是,多个task组成taskset也就是stage,1个或多个纵向的stage组成job。

stage:stage是一个job的组成单位,就是说,一个job会被切分成1个或1个以上的stage,然后各个stage会按照执行顺序依次执行。

Shuffle Write: 为下一个依赖的stage提供输入数据,shuffle过程中通过网络传输的数据字节数/记录条数。应该尽量减少shuffle的数据量及其操作次数,这是spark任务优化的一条基本原则。


工作期间发现很多同学不怎么会看web ui图,包括我

下面给个代码,分析一下web ui

可以看到,整个逻辑实际上就用了 sparkContext 的一个函数,rdd 的 3 个 transformation 和 1 个 action。

现在让我们从 WEB UI 上来看看,当我们运行这段代码的时候,后台都发生了什么。可以看到,执行这段代码的时候,spark 通过分析,优化代码,知道这段代码需要一个 job 来完成,所以 web ui 上只有一个 job。值得深究的是,这个 job 由两个 stage 完成,这两个 state 一共有 66 个 task。

从上面这张web ui图我们可以看到,这个job一共有2个stage,66个task,相当于每个 stage 的数据都有 33 个 partition [注意:这里是平均下来的哦,并不都是每个 stage 有 33 个 task,有时候也会有一个 stage 多,另外一个 stage 少的情况,就看你有没有在不同的 stage 进行 repartition 类似的操作了。]

stage是以shuffle为边界的,也就是说,某个action导致了shuffle,就会划分出两个stage

再次回顾上面那张图:这下应该就明了了,关于两个 stage 的情况:

第一个stage,即截图中stage id为0的stage,其执行了sc。wholeTextFiles().map().flatMap().map().reduceByKey()这几个步骤,因为这是一个Shuffle操作,所以后面会有Shuffle Read和Shuffle Write。具体来说,就是在stage0这个stage中,发生了一个Shuffle操作,这个操作读入22.5MB的数据,生成41.7KB的数据,并把生成的数据写在了硬盘上。

第二个stage,即截图中stage id为1的stage,其执行了collect()这个操作,因为这是一个action操作,并且它上一步不是一个Shuffle操作,且没有后续操作,所以这里collect()操作被独立成一个stage了。这里它把上一个shuffle写下来的数据读取进来,然后一起返回到driver端,所以这里可以看到他的Shuffle Read这里刚好读取了上一个stage写下的数据。


Storage
storage页面能看出application当前使用的缓存情况,可以看到有哪些RDD被缓存了,以及占用的内存资源。如果job在执行时持久化(persist)/缓存(cache)了一个RDD,那么RDD的信息可以在这个选项卡中查看。



Storage Detail
点击某个RDD即可查看该RDD缓存的详细信息,包括缓存在哪个Executor中,使用的block情况,RDD上分区(partitions)的信息以及存储RDD的主机的地址。


Environment选项卡提供有关Spark应用程序(或SparkContext)中使用的各种属性和环境变量的信息。用户可以通过这个选项卡得到非常有用的各种Spark属性信息,而不用去翻找属性配置文件。


Executors选项卡提供了关于内存、CPU核和其他被Executors使用的资源的信息。这些信息在Executor级别和汇总级别都可以获取到。一方面通过它可以看出来每个excutor是否发生了数据倾斜,另一方面可以具体分析目前的应用是否产生了大量的shuffle,是否可以通过数据的本地性或者减小数据的传输来减少shuffle的数据量。

Summary: 该application运行过程中使用Executor的统计信息。

Executors: 每个Excutor的详细信息(包含driver),可以点击查看某个Executor中任务运行的详细日志。



SQL选项卡(只有执行了spark SQL查询才会有SQL选项卡)可以查看SQL执行计划的细节,它提供了SQL查询的DAG以及显示Spark如何优化已执行的SQL查询的查询计划。

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