Spark内存管理 StaticMemoryManagement与UnifiedMemoryManagement

本文深入解析Spark内存管理机制,涵盖StaticMemoryManager与UnifiedMemoryManager两大模式。探讨内存如何在存储和执行任务间动态分配,以及如何调整参数优化性能。

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内存管理

MemoryManage

管理在Jvm内部的Spark整体的内存使用,按任务划分为存储内存(StorageMemory)和执行内存(ExecutionMemory)

  • Storage
    缓存使用和数据传输(广播)
  • Execution
    计算所使用的内存,如计算 Joins,shuffle,sorts等
  1. StaticMemoryManager
    Spark 1.6以前使用静态给Spark分区,阻止存储内存和执行内存互相借用内存
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
  2. UnifiedMemoryManage
    Spark 1.6之后推出了联合内存概念,主要就是存储和执行内存空间可以动态移动,
    Unified: 所谓统一,就是Storage和Execution可以在适当时候借用对方的memory.注意Execution Memory 比 Storage Memory有更大优先级.
    当execution 内存不足的时候,可以向storage借用空间.
    借用方式有两种:
    第一: Storage向Execution借了空间,当Storage缓存数据很多的时候,当Execution需要的时候可以强制拿回来
    第二: Execution内存不足50%的时候,Storage 会随时给借内存给Execution

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

  • 动态内存调用图例

在这里插入图片描述

  • 修改默认内存占比

spark.memory.storageFraction

  • Spark 2.1默认是UnifiedMemoryManagement
    spark.memory.userLegacyMode 为true可以修改为Static内存管理
总结

内存使用,结合实际场景选择
对于计算逻辑比较复杂的场景,使用新的内存管理更好
对于计算业务需要跟多的缓存,使用StaticMemoryManage更好

参考: https://blog.youkuaiyun.com/qq_16038125/article/details/80359414#commentBox

### HRTF算法原理及应用 #### HRTF的基本原理 HRTF(Head Related Transfer Function,头部相关传递函数)是一种用于模拟三维空间声音定位的数字信号处理技术。其核心思想是通过数学模型来描述声音从声源传播到双耳过程中所受到的物理影响,包括头部、耳廓、耳道等结构对声波的反射、折射和衍射效应。 在实际环境中,当一个声音到达人的耳朵时,由于人体结构的影响,不同方向的声音会具有不同的频谱特征。大脑利用这些特征以及时间差和强度差来判断声音的方向。HRTF通过测量或计算特定方向下的这些特征,并将其表示为一对滤波器(分别对应左右耳),从而使得经过HRTF处理的声音能够在立体声耳机上重现原始的空间位置感[^1]。 #### HRTF的数据获取 为了构建准确的HRTF数据集,通常需要进行精确的测量实验。实验中使用人工头模型或者真人受试者,在自由场条件下放置多个扬声器于不同的方位角和仰角,然后记录每个位置处由扬声器发出的测试信号经过人头与耳朵后的响应。随后,将采集到的数据转换成频率域的形式,形成对应的HRTF滤波器组。这种个性化定制的数据能够提供更加真实的听觉体验,但同时也增加了获取成本[^1]。 #### HRTF的应用领域 - **虚拟现实(VR)与增强现实(AR)**:在VR/AR系统中,HRTF被用来创建沉浸式的音频环境,让用户即使闭着眼睛也能感知到周围世界的存在及其变化。 - **游戏开发**:特别是在射击类游戏中,玩家可以通过脚步声、枪击声等音效快速识别敌人的具体方位,提高游戏的真实性和互动性[^2]。 - **远程会议系统**:借助HRTF技术可以实现更自然的多方通话体验,让参与者更容易分辨说话者的身份。 - **助听设备**:对于某些类型的助听器而言,采用适当的HRTF策略可以帮助佩戴者更好地理解来自各个方向的声音信息。 #### HRTF面临的挑战 尽管HRTF提供了强大的空间音频解决方案,但在实际应用过程中仍然存在一些难题: - 个性化问题:每个人的身体构造都有所差异,因此通用型HRTF可能无法达到最佳效果; - 计算复杂度高:实时应用时需要大量的运算资源来执行卷积操作; - 动态跟踪:如果用户头部移动,则必须相应调整应用的HRTF以保持正确的空间感知。 针对上述问题的研究正在不断推进之中,比如通过机器学习方法预测个性化的HRTF参数、优化算法减少计算负担等手段来改善用户体验。 ```python import numpy as np from scipy.signal import convolve def apply_hrtf(audio_signal, hrtf_left, hrtf_right): """ Apply HRTF filters to mono audio signal to create binaural output. :param audio_signal: Mono input signal (numpy array) :param hrtf_left: Left ear HRTF filter coefficients (numpy array) :param hrtf_right: Right ear HRTF filter coefficients (numpy array) :return: Binaural output (numpy array with shape [length, 2]) """ left_channel = convolve(audio_signal, hrtf_left, mode='full') right_channel = convolve(audio_signal, hrtf_right, mode='full') return np.column_stack((left_channel, right_channel)) ``` 该代码示例展示了如何将给定方向的HRTF应用于单声道音频信号以生成双声道输出。这里使用了`scipy.signal.convolve`函数来进行卷积运算,这是实现HRTF效果的关键步骤之一。
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