Spark技术内幕:Stage划分及提交源码分析

简介:

当触发一个RDD的action后,以count为例,调用关系如下:

  1. org.apache.spark.rdd.RDD#count
  2. org.apache.spark.SparkContext#runJob
  3. org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#runJob
  4. org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#submitJob
  5. org.apache.spark.scheduler.DAGSchedulerEventProcessActor#receive(JobSubmitted)
  6. org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#handleJobSubmitted

其中步骤五的DAGSchedulerEventProcessActor是DAGScheduler 的与外部交互的接口代理,DAGScheduler在创建时会创建名字为eventProcessActor的actor。这个actor的作用看它的实现就一目了然了:

  /**
   * The main event loop of the DAG scheduler.
   */
  def receive = {
    case JobSubmitted(jobId, rdd, func, partitions, allowLocal, callSite, listener, properties) =>
      dagScheduler.handleJobSubmitted(jobId, rdd, func, partitions, allowLocal, callSite,
        listener, properties) // 提交job,来自与RDD->SparkContext->DAGScheduler的消息。之所以在这需要在这里中转一下,是为了模块功能的一致性。

    case StageCancelled(stageId) => // 消息源org.apache.spark.ui.jobs.JobProgressTab,在GUI上显示一个SparkContext的Job的执行状态。
      // 用户可以cancel一个Stage,会通过SparkContext->DAGScheduler 传递到这里。
      dagScheduler.handleStageCancellation(stageId)

    case JobCancelled(jobId) => // 来自于org.apache.spark.scheduler.JobWaiter的消息。取消一个Job
      dagScheduler.handleJobCancellation(jobId)

    case JobGroupCancelled(groupId) => // 取消整个Job Group
      dagScheduler.handleJobGroupCancelled(groupId)

    case AllJobsCancelled => //取消所有Job
      dagScheduler.doCancelAllJobs()

    case ExecutorAdded(execId, host) => // TaskScheduler得到一个Executor被添加的消息。具体来自org.apache.spark.scheduler.TaskSchedulerImpl.resourceOffers
      dagScheduler.handleExecutorAdded(execId, host)

    case ExecutorLost(execId) => //来自TaskScheduler
      dagScheduler.handleExecutorLost(execId)

    case BeginEvent(task, taskInfo) => // 来自TaskScheduler
      dagScheduler.handleBeginEvent(task, taskInfo)

    case GettingResultEvent(taskInfo) => //处理获得TaskResult信息的消息
      dagScheduler.handleGetTaskResult(taskInfo)

    case completion @ CompletionEvent(task, reason, _, _, taskInfo, taskMetrics) => //来自TaskScheduler,报告task是完成或者失败
      dagScheduler.handleTaskCompletion(completion)

    case TaskSetFailed(taskSet, reason) => //来自TaskScheduler,要么TaskSet失败次数超过阈值或者由于Job Cancel。
      dagScheduler.handleTaskSetFailed(taskSet, reason)

    case ResubmitFailedStages => //当一个Stage处理失败时,重试。来自org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler.handleTaskCompletion
      dagScheduler.resubmitFailedStages()
  }

总结一下org.apache.spark.scheduler.DAGSchedulerEventProcessActor的作用:可以把他理解成DAGScheduler的对外的功能接口。它对外隐藏了自己内部实现的细节,也更易于理解其逻辑;也降低了维护成本,将DAGScheduler的比较复杂功能接口化。


handleJobSubmitted

org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#handleJobSubmitted首先会根据RDD创建finalStage。finalStage,顾名思义,就是最后的那个Stage。然后创建job,最后提交。提交的job如果满足一下条件,那么它将以本地模式运行:

1)spark.localExecution.enabled设置为true  并且 2)用户程序显式指定可以本地运行 并且 3)finalStage的没有父Stage 并且 4)仅有一个partition

3)和 4)的话主要为了任务可以快速执行;如果有多个stage或者多个partition的话,本地运行可能会因为本机的计算资源的问题而影响任务的计算速度。

要理解什么是Stage,首先要搞明白什么是Task。Task是在集群上运行的基本单位。一个Task负责处理RDD的一个partition。RDD的多个patition会分别由不同的Task去处理。当然了这些Task的处理逻辑完全是一致的。这一组Task就组成了一个Stage。有两种Task:

  1.  org.apache.spark.scheduler.ShuffleMapTask
  2.  org.apache.spark.scheduler.ResultTask

ShuffleMapTask根据Task的partitioner将计算结果放到不同的bucket中。而ResultTask将计算结果发送回Driver Application。一个Job包含了多个Stage,而Stage是由一组完全相同的Task组成的。最后的Stage包含了一组ResultTask。

在用户触发了一个action后,比如count,collect,SparkContext会通过runJob的函数开始进行任务提交。最后会通过DAG的event processor 传递到DAGScheduler本身的handleJobSubmitted,它首先会划分Stage,提交Stage,提交Task。至此,Task就开始在运行在集群上了。

一个Stage的开始就是从外部存储或者shuffle结果中读取数据;一个Stage的结束就是由于发生shuffle或者生成结果时。


创建finalStage

handleJobSubmitted 通过调用newStage来创建finalStage:

finalStage = newStage(finalRDD, partitions.size, None, jobId, callSite)

创建一个result stage,或者说finalStage,是通过调用org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#newStage完成的;而创建一个shuffle stage,需要通过调用org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#newOrUsedStage。 

private def newStage(
      rdd: RDD[_],
      numTasks: Int,
      shuffleDep: Option[ShuffleDependency[_, _, _]],
      jobId: Int,
      callSite: CallSite)
    : Stage =
  {
    val id = nextStageId.getAndIncrement()
    val stage =
      new Stage(id, rdd, numTasks, shuffleDep, getParentStages(rdd, jobId), jobId, callSite)
    stageIdToStage(id) = stage
    updateJobIdStageIdMaps(jobId, stage)
    stage
  }

对于result 的final stage来说,传入的shuffleDep是None。

我们知道,RDD通过org.apache.spark.rdd.RDD#getDependencies可以获得它依赖的parent RDD。而Stage也可能会有parent Stage。看一个RDD论文的Stage划分吧:


一个stage的边界,输入是外部的存储或者一个stage shuffle的结果;输入则是Job的结果(result task对应的stage)或者shuffle的结果。

上图的话stage3的输入则是RDD A和RDD F shuffle的结果。而A和F由于到B和G需要shuffle,因此需要划分到不同的stage。

从源码实现的角度来看,通过触发action也就是最后一个RDD创建final stage(上图的stage 3),我们注意到new Stage的第五个参数就是该Stage的parent Stage:通过rdd和job id获取:

// 生成rdd的parent Stage。没遇到一个ShuffleDependency,就会生成一个Stage
  private def getParentStages(rdd: RDD[_], jobId: Int): List[Stage] = {
    val parents = new HashSet[Stage] //存储parent stage
    val visited = new HashSet[RDD[_]] //存储已经被访问到得RDD
    // We are manually maintaining a stack here to prevent StackOverflowError
    // caused by recursively visiting // 存储需要被处理的RDD。Stack中得RDD都需要被处理。
    val waitingForVisit = new Stack[RDD[_]]
    def visit(r: RDD[_]) {
      if (!visited(r)) {
        visited += r
        // Kind of ugly: need to register RDDs with the cache here since
        // we can't do it in its constructor because # of partitions is unknown
        for (dep <- r.dependencies) {
          dep match {
            case shufDep: ShuffleDependency[_, _, _] => // 在ShuffleDependency时需要生成新的stage
              parents += getShuffleMapStage(shufDep, jobId)
            case _ =>
              waitingForVisit.push(dep.rdd) //不是ShuffleDependency,那么就属于同一个Stage
          }
        }
      }
    }
    waitingForVisit.push(rdd) // 输入的rdd作为第一个需要处理的RDD。然后从该rdd开始,顺序访问其parent rdd
    while (!waitingForVisit.isEmpty) { //只要stack不为空,则一直处理。
      visit(waitingForVisit.pop()) //每次visit如果遇到了ShuffleDependency,那么就会形成一个Stage,否则这些RDD属于同一个Stage
    }
    parents.toList
  }

生成了finalStage后,就需要提交Stage了。

  // 提交Stage,如果有parent Stage没有提交,那么递归提交它。
  private def submitStage(stage: Stage) {
    val jobId = activeJobForStage(stage)
    if (jobId.isDefined) {
      logDebug("submitStage(" + stage + ")")
      // 如果当前stage不在等待其parent stage的返回,并且 不在运行的状态, 并且 没有已经失败(失败会有重试机制,不会通过这里再次提交)
      if (!waitingStages(stage) && !runningStages(stage) && !failedStages(stage)) {
        val missing = getMissingParentStages(stage).sortBy(_.id)
        logDebug("missing: " + missing)
        if (missing == Nil) { // 如果所有的parent stage都已经完成,那么提交该stage所包含的task
          logInfo("Submitting " + stage + " (" + stage.rdd + "), which has no missing parents")
          submitMissingTasks(stage, jobId.get)
        } else {
          for (parent <- missing) { // 有parent stage为完成,则递归提交它
            submitStage(parent)
          }
          waitingStages += stage
        }
      }
    } else {
      abortStage(stage, "No active job for stage " + stage.id)
    }
  }


DAGScheduler将Stage划分完成后,提交实际上是通过把Stage转换为TaskSet,然后通过TaskScheduler将计算任务最终提交到集群。其所在的位置如下图所示。


接下来,将分析Stage是如何转换为TaskSet,并最终提交到Executor去运行的。


BTW,最近工作太忙了,基本上到家洗漱完都要10点多。也再没有精力去进行源码解析了。幸运的是周末不用加班。因此以后的博文更新都要集中在周末了。加油。


目录
相关文章
|
6月前
|
分布式计算 Hadoop 大数据
大数据技术与Python:结合Spark和Hadoop进行分布式计算
【4月更文挑战第12天】本文介绍了大数据技术及其4V特性,阐述了Hadoop和Spark在大数据处理中的作用。Hadoop提供分布式文件系统和MapReduce,Spark则为内存计算提供快速处理能力。通过Python结合Spark和Hadoop,可在分布式环境中进行数据处理和分析。文章详细讲解了如何配置Python环境、安装Spark和Hadoop,以及使用Python编写和提交代码到集群进行计算。掌握这些技能有助于应对大数据挑战。
726 1
|
6月前
|
消息中间件 分布式计算 大数据
【大数据技术Hadoop+Spark】Flume、Kafka的简介及安装(图文解释 超详细)
【大数据技术Hadoop+Spark】Flume、Kafka的简介及安装(图文解释 超详细)
307 0
|
6月前
|
SQL 分布式计算 大数据
【大数据技术Spark】DStream编程操作讲解实战(图文解释 附源码)
【大数据技术Spark】DStream编程操作讲解实战(图文解释 附源码)
144 0
|
6月前
|
SQL 分布式计算 数据库
【大数据技术Spark】Spark SQL操作Dataframe、读写MySQL、Hive数据库实战(附源码)
【大数据技术Spark】Spark SQL操作Dataframe、读写MySQL、Hive数据库实战(附源码)
254 0
|
6月前
|
SQL 分布式计算 大数据
【大数据技术Hadoop+Spark】Spark SQL、DataFrame、Dataset的讲解及操作演示(图文解释)
【大数据技术Hadoop+Spark】Spark SQL、DataFrame、Dataset的讲解及操作演示(图文解释)
170 0
|
6月前
|
分布式计算 大数据 Apache
【大数据技术】流数据、流计算、Spark Streaming、DStream的讲解(图文解释 超详细)
【大数据技术】流数据、流计算、Spark Streaming、DStream的讲解(图文解释 超详细)
165 0
|
20天前
|
存储 分布式计算 Hadoop
数据湖技术:Hadoop与Spark在大数据处理中的协同作用
【10月更文挑战第27天】在大数据时代,数据湖技术凭借其灵活性和成本效益成为企业存储和分析大规模异构数据的首选。Hadoop和Spark作为数据湖技术的核心组件,通过HDFS存储数据和Spark进行高效计算,实现了数据处理的优化。本文探讨了Hadoop与Spark的最佳实践,包括数据存储、处理、安全和可视化等方面,展示了它们在实际应用中的协同效应。
71 2
|
21天前
|
存储 分布式计算 Hadoop
数据湖技术:Hadoop与Spark在大数据处理中的协同作用
【10月更文挑战第26天】本文详细探讨了Hadoop与Spark在大数据处理中的协同作用,通过具体案例展示了两者的最佳实践。Hadoop的HDFS和MapReduce负责数据存储和预处理,确保高可靠性和容错性;Spark则凭借其高性能和丰富的API,进行深度分析和机器学习,实现高效的批处理和实时处理。
59 1
|
2月前
|
分布式计算 Java Apache
Apache Spark Streaming技术深度解析
【9月更文挑战第4天】Apache Spark Streaming是Apache Spark生态系统中用于处理实时数据流的一个重要组件。它将输入数据分成小批次(micro-batch),然后利用Spark的批处理引擎进行处理,从而结合了批处理和流处理的优点。这种处理方式使得Spark Streaming既能够保持高吞吐量,又能够处理实时数据流。
70 0
|
4月前
|
分布式计算 大数据 Spark
Spark大数据处理:技术、应用与性能优化(全)PDF书籍推荐分享
《Spark大数据处理:技术、应用与性能优化》深入浅出介绍Spark核心,涵盖部署、实战与性能调优,适合初学者。作者基于微软和IBM经验,解析Spark工作机制,探讨BDAS生态,提供实践案例,助力快速掌握。书中亦讨论性能优化策略。[PDF下载链接](https://zhangfeidezhu.com/?p=347)。![Spark Web UI](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/16aaadbb4e13410f8cb2727c3786cc9e.png#pic_center)
150 1
Spark大数据处理:技术、应用与性能优化(全)PDF书籍推荐分享
下一篇
无影云桌面