五、【计算】Spark原理与实践(上) | 青训营笔记

本文涉及的产品
云原生大数据计算服务MaxCompute,500CU*H 100GB 3个月
容器服务 Serverless 版 ACK Serverless,952元额度 多规格
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简介: 五、【计算】Spark原理与实践(上) | 青训营笔记

👉引言💎


学习的最大理由是想摆脱平庸,早一天就多一份人生的精彩;迟一天就多一天平庸的困扰。 热爱写作,愿意让自己成为更好的人............

铭记于心
🎉✨🎉我唯一知道的,便是我一无所知🎉✨🎉

学习目标:

  1. 了解大数据处理常见的场景链路
  2. 了解Spark技术栈,包括SparkCore中的RDD/调度/Shuffle/内存管理等概念机制,以及SQL在Spark引擎中执行的详细流程
  3. 了解目前业界主要遇到的挑战以及解决方案


一、Spark介绍


0名词解析


Spark生态组件:


  • Spark Core:Spark核心组件,它实现了Spark的基本功能,包含任务调度、内存管理、错误恢复、与存储系统交互等模块。
  • Spark SQL:用来操作结构化数据的核心组件,通过Spark SQL可以直接查询Hive、HBase等多种外部数据源中的数据。
  • Spark Structured Streaming:Spark提供的流式计算框架,支持高吞吐量、可容错处理的实时流式数据处理。
  • MLlib:Spark提供的关于机器学习功能的算法程序库,包括分类、回归、聚类、协同过滤算法等,还提供了模型评估、数据导入等额外的功能。
  • GraphX:Spark提供的分布式图处理框架,拥有对图计算和图挖掘算法的API接口以及丰富的功能和运算符。
  • 独立调度器、Yarn、Mesos、Kubernetes:Spark框架可以高效地在一个到数千个节点之间伸缩计算,集群管理器则主要负责各个节点的资源管理工作,为了实现这样的要求,同时获得最大灵活性,Spark支持在各种集群管理器(Cluster Manager)上运行。


Spark 运行架构和工作原理:


  • Application(应用):Spark上运行的应用。Application中包含了一个驱动器(Driver)进程和集群上的多个执行器(Executor)进程。
  • Driver Program(驱动器):运行main()方法并创建SparkContext的进程。
  • Cluster Manager(集群管理器):用于在集群上申请资源的外部服务(如:独立部署的集群管理器、Mesos或者Yarn)。
  • Worker Node(工作节点):集群上运行应用程序代码的任意一个节点。
  • Executor(执行器):在集群工作节点上为某个应用启动的工作进程,该进程负责运行计算任务,并为应用程序存储数据。
  • Task(任务):执行器的工作单元。
  • Job(作业):一个并行计算作业,由一组任务(Task)组成,并由Spark的行动(Action)算子(如:save、collect)触发启动。
  • Stage(阶段):每个Job可以划分为更小的Task集合,每组任务被称为Stage。


Spark目前支持几个集群管理器:


  • Standalone :Spark 附带的简单集群管理器,可以轻松设置集群。
  • Apache Mesos:通用集群管理器,也可以运行 Hadoop MapReduce 和服务应用程序。(已弃用)
  • Hadoop YARN: Hadoop 2 和 3 中的资源管理器。
  • Kubernetes:用于自动部署、扩展和管理容器化应用程序的开源系统。

目标:了解常见的大数据处理pipeline,了解spark技术栈,通过提交一个基本的Spark程序开始Spark学习之路


  • 大数据处理技术栈

image.png

  • 常见大数据处理链路
    image.png


1 Spark初步认识:


官网

Spark官方网站主页:

image.png


  • 1.1 版本演进


Spark近年来的版本演进趋势图如下所示:image.png

从图中可以看出大概的演进趋势

  • 新版本对计算性能做出了更强的优化
  • 稳定性:与用户和开源社区合作,部署在多种应用场景下,使其稳定性更强
  • 易用性:继续完好spark的python/java API,同一时候使其安装部署更加方便
  • 未来可能会结合机器学习算法推出相关AI+功能


  • 1.2 生态特点

image.png


  • 1.3 多语言支持(SQL,java/Scala,Python,R)


  • 1.4内置丰富的数据源:


  • Text
  • Parquet/ORC
  • Json/CSV
  • JDBC
  • 自定义DataSource:
  • 1.5丰富的API(算子)
  • 1.6部署方式:
    Spark Local Mode
    Spark Standalone Mode
    On YARN/K8S


2 初识Spark


  • 1下载编译:
  • 在Github上克隆Spark包,并在本地或服务器上进行编译,下载编译命令大概如下:
  • git clone -b master github.com/apache/spar…
  • cd spark
  • ./dev/make-distribution.sh --name custom-spark --pip --r --tgz -Psparkr -Phive -Phive-thriftserver-Pmesos -Pvarn
  • 编译完后会在目录下生成一个tgz包
  • 直接去官网下载Spark包


  • 包概览:


image.pngimage.png


2 搭建环境变量


image.png


运行示例:

  • Spark-shell

image.png


  • Spark-sql

image.png

  • pyspark(spark与python相结合,应用范围得以较大扩展)

image.png

  • 编译成jar包之后,使用spark-submit提交

image.png

  • UI界面

image.png

image.png


3 Spark运行架构和工作原理


image.png

Spark应用在集群上运行时,包括了多个独立的进程,这些进程之间通过驱动程序(Driver Program)中的SparkContext对象进行协调,SparkContext对象能够与多种集群资源管理器(Cluster Manager)通信,一旦与集群资源管理器连接,Spark会为该应用在各个集群节点上申请执行器(Executor),用于执行计算任务和存储数据。Spark将应用程序代码发送给所申请到的执行器,SparkContext对象将分割出的任务(Task)发送给各个执行器去运行。

需要注意的是

  • 每个Spark application都有其对应的多个executor进程。Executor进程在整个应用程序生命周期内,都保持运行状态,并以多线程方式执行任务。这样做的好处是,Executor进程可以隔离每个Spark应用。从调度角度来看,每个driver可以独立调度本应用程序的内部任务。从executor角度来看,不同Spark应用对应的任务将会在不同的JVM中运行。然而这样的架构也有缺点,多个Spark应用程序之间无法共享数据,除非把数据写到外部存储结构中。
  • Spark对底层的集群管理器一无所知,只要Spark能够申请到executor进程,能与之通信即可。这种实现方式可以使Spark比较容易的在多种集群管理器上运行,例如Mesos、Yarn、Kubernetes。
  • Driver Program在整个生命周期内必须监听并接受其对应的各个executor的连接请求,因此driver program必须能够被所有worker节点访问到。
  • 因为集群上的任务是由driver来调度的,driver应该和worker节点距离近一些,最好在同一个本地局域网中,如果需要远程对集群发起请求,最好还是在driver节点上启动RPC服务响应这些远程请求,同时把driver本身放在离集群Worker节点比较近的机器上。

🌹写在最后💖: 路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!伙伴们,再见!🌹🌹🌹

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