Spark - 延时计算

1. 目的

在spark延时计算教程中,我们将要知道在spark中什么是延时计算.spark怎样管理Spark RDD数据转换的延时计算. 原因背后Spark延时计算和Spark延时计算的优点什么在Spark转换操.

在Spark中延时计算是什么

在开始Spark延时计算之前,让我们复习Spark概念.
正如名称自身表明了他自己的定义,在Spark中延时计算意味执行将不会开始,直到有行动被触发.在Spark中,只有当spark转换发生延时计算才发生.

转换延时本质上意味着当我们调用一些RDD的操作,它不是直接执行.Spark维护操作记录,被称为DAG.我们认为Spark RDD相当于数据,我们构建它通过转换.因为转换本质上是延时的,所以我们执行操作任何时间通过调用数据上的行为.因此,在数据上的延时计算没有加载,直到它是必需执行.
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在MapReduce中,开发者很多时间浪费在极小MapReduce阶段,它发生通过募集操作在一起.然而在Spark我们没有创建单个指定图,而是我们募集很多简单操作.因此它创建Hadoop MapRedce 和Spark的不同.

在Spark中 driver程序加载代码到集群.当代码执行,每个代码在操作之后执行时,任务将被消耗时间和内存消费.因此每次数据都要进入集群进行评估.

3. 在Spark中延时计算在转换中的优势

在Spark中延时计算有一些优点.

a. 增加可管性

通过延时计算,用户可以组织他们的Spark程序到更小的操作.通过重组操作在数据上它减少大量阶段.

b. 保存计算并且提升速度

Spark延时计算扮演一个关键角色在避免计算过载.因为只有必要的值可以计算.它节约了driver和集群之间数据流,因此提升了处理.

c. 减少复杂度

任何操作的两个主要复杂性是时间和空间两个维度.使用Spark延时计算我们解决了这两个.因为我们不执行每一个操作,因此时间省了下来.它让我们运行在一个无限的数据结构.操作被处理仅仅当数据需要时,它减少了负载.

优化

提供优化通过减少大量查询.
了解更多查看Spark优化.

结论

因此,延时计算提高了Spark的能力,通过减少RDD操作执行的时间.它维护血缘图来计算RDD上的操作.结果,它的性能优化,并且获得了容错性.

### Spark内存管理机制概述 Spark 的内存管理机制主要围绕其运行环境中的 Executor 来设计,基于 JVM 的内存模型进行扩展和优化。Spark 将内存划分为多个功能区,主要包括 **存储内存(Storage Memory)** 和 **执行内存(Execution Memory)**[^1]。通过这种划分,Spark 实现了更高效的资源利用,并减少了因内存不足而引发的异常。 #### 存储内存与执行内存的动态分配 在 Spark 中,存储内存用于缓存 RDD 数据集和其他持久化数据结构;执行内存则负责任务运行期间所需的临时空间,例如 Shuffle 操作产生的中间数据。为了提高灵活性,Spark 提供了一种动态共享机制,允许这两类内存之间相互借用。如果某一部分内存不足,则可以从另一部分借取多余的空间,前提是后者有足够的剩余容量[^4]。 具体而言: - 当 Storage 内存不足以容纳新加入的数据时,它可能会尝试从 Execution 内存中获取额外空间。 - 如果两者都面临压力,则超出的部分会被写入磁盘以缓解内存紧张状况。 这一策略显著提升了系统的鲁棒性和效率,同时也降低了手动配置复杂度。 #### 统一内存管理(Unified Memory Management) 自 Spark 1.6 开始引入统一内存管理系统以来,进一步简化了内存分区逻辑。在此模式下,整个可用堆内内存被统一看作单一池子来进行分配决策,而不是严格区分不同用途的具体边界线[^5]。这种方式不仅便于理解操作也更加贴近实际需求场景下的表现形式: - 默认情况下,总可用内存计算公式如下所示: `可用内存 = (systemMaxMemory - ReservedMemory) * spark.memoryFraction` - 其中,“`ReservedMemory`”代表保留给非 Spark 使用的基础开销区域大小,默认约为300MB; - 参数“`spark.memoryFraction`”用来定义可供 Spark 自由支配的比例,默认值设为0.6表示六成份额留给框架本身运作所需。 随后再依据特定权重因子细分出专门服务于 storage 或 execution 功能区块的实际尺寸: - 可用存储内存:`(systemMaxMemory - ReservedMemory) * spark.memoryFraction * spark.storage.storageFraction` - 可用执行内存:`(systemMaxMemory - ReservedMemory) * spark.memoryFraction * (1-spark.storage.storageFraction)` 以上述方式构建起来的整体架构既兼顾到了传统意义上固定配额制的优点——清晰明了易于掌控全局态势变化趋势的同时又能灵活应对突发性的局部波动挑战. ### 垃圾收集(Garbage Collection, GC)调优建议 由于 Spark 是运行于 Java 虚拟机(JVM)之上的分布式计算平台,所以不可避免地涉及到大量的短生命周期对象创建销毁过程。这使得合理选择合适的垃圾回收算法变得尤为重要[^2]: - 对于大多数生产环境中推荐采用 G1 收集器因为它能够在提供较好吞吐量的前提下保持较稳定的延迟特性; - CMS 并发标记清除收集器也是一个不错的选择特别是在注重低延时时段的应用场合. 另外还可以借助一些 JVM 启动参数来微调行为特征: - `-Xmx`: 设置最大堆大小. - `-XX:MaxGCPauseMillis`: 控制期望达到的最大GC停顿时间目标毫秒数. - 配置项如 `spark.executor.extraJavaOptions`, 它们能够传递必要的指令至各个 worker nodes 上启动 executors 所使用的 jvm 实例当中去影响最终效果呈现出来的方式方法等等[^2]. 最后值得注意的是随着版本迭代更新不断推进某些旧版中存在的问题可能已经得到修复或者替代方案出台因此务必关注官方文档说明确保所做的一切努力都是建立最新稳定可靠基础上面展开来的最佳实践路径之上[^3]. ```bash export SPARK_JAVA_OPTS="$SPARK_JAVA_OPTS \ -Dspark.executor.memory=8g \ -Xms8g \ -Xmx8g \ -XX:+UseG1GC" ``` 上述脚本片段展示了如何设置 executor 的初始 heap size (`-Xms`) 和最大 heap size (`-Xmx`) ,同时启用了 G1 Garbage Collector(`-XX:+UseG1GC`). 这些设置有助于改善大型集群环境下长时间运行 job 的稳定性及性能表现. ---
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