Spark 内核调度
1.1 DAG(有向无环图)
Spark的核心是根据RDD来实现的,Spark Scheduler则为Spark核心实现的重要一环,其作用就是任务调度。Spark的任务调度就是如何组织任务去处理RDD中每个分区的数据,根据RDD的依赖关系构建DAG,基于DAG划分Stage,将每个Stage中的任务发到指定节点运行。基于Spark的任务调度原理,可以合理规划资源利用,做到尽可能用最少的资源高效地完成任务计算。
以下为词频统计WordCount的DAG图:

Job 和 Action

最后面的Action算子带了各自的链条,每个产生一个Job,同时每个Job有各种的DAG图。如图便产生3个DAG。
1个Action = 1个DAG = 1个Job
DAG 和 分区
DAG是Spark代码的逻辑执行图,这个DAG的最终作用是:构建物理上的Spark详细执行计划
所以,由于Spak是分布式(多分区)的,那么DAG和分区之间也是有关联的。

如图便是带有分区关系的DAG图
1.2 DAG的宽窄依赖和阶段划分
SparkRDD前后之间的关系分为窄依赖和宽依赖
窄依赖:父RDD的一个分区,全部将数据发给子RDD的一个分区
宽依赖:父RDD的一个分区,将数据发给子RDD的多个分区
宽依赖还有一个别名:shuffle
窄依赖
父RDD的一个分区,全部将数据发给子RDD的一个分区

宽依赖
父RDD的一个分区,将数据发给子RDD的多个分区

阶段划分
对于Spark来说,会根据DAG,按照宽依赖,划分不同的DAG阶段
划分依据:从后向前,遇到宽依赖就划分出一个阶段。称之为stage

如图,可以看到,在DAG中,基于宽依赖。将DAG划分成了2个stage
在stage的内部,一定都是:窄依赖
1.3 内存迭代运算

如图,基于带有分区的DAG以及阶段划分。可以从图中得到逻辑上最优的task分配:一个task是一个线程来具体执行。
那么如上图,task1中rdd1 rdd2 rdd3的迭代计算,都是由一个task线程完成,这一阶段的这一条线,是纯内存计算。
如上图,task1 task2 task3,就形成了三个并行的内存计算管道。
Spark默认受到全局并行度的限制,除了个别算子有特殊分区情况,大部分的算子,都会遵循全局并行度的要求,来规划自己的分区数
如果全局并行度是3,其实大部分算子分区都是3
| 注意:Spark我们一般推荐只设置全局并行度,不要在算子上设置并行度。除了一些排序算子外,计算算子就让他们默认开分区就可以了。 |
|---|
问答
一、Spark是怎么做内存计算的?DAG的作用?Stage阶段划分的作用?
-
Spark会产生DAG图
-
DAG图会基于分区和宽窄依赖关系划分阶段
-
一个阶段的内部都是窄依赖,窄依赖内,如果形成前后1:1的分区对应关系,就可以产生许多内存迭代计算的管道
-
这些内存迭代计算的管道,就是一个个具体的执行Task
-
一个Task是一个具体的线程,任务跑在一个线程内,就是走内存计算了。
二、Spark为什么比MapReduce快?
- Spark的算子丰富,MapReduce算子匮乏(Map和Reduce),MapReduce这个编程模型,很难在一套MR中处理复杂的任务。很多的复杂任务,是需要写多个MapReduce进行串联。多个MR串联通过磁盘交互数据。
- Spark可以执行内存迭代,算子之间形成DAG基于依赖划分阶段后,在阶段内形成内存迭代管道。而MapReduce的Map和Reduce之间的交互依旧是通过硬盘来交互的。
1.4 Spark 并行度
Spark的并行:在同一时间内有多少个task在同时跑
并行度:并行能力的设置
比如设置并行度6,其实就是要6个task并行在跑,在有了6个task并行的前提下,rdd的分区就被规划成6个分区了。
如何设置并行度
可以在代码中和配置文件中以及提交程序的客户端参数中设置
优先级从高到低:
- 代码中
- 客户端提交参数中
- 配置文件中
- 默认(1,但是不会全部以1来跑,多数时候基于读取文件的分片数量来作为默认并行度)
全局并行度配置的参数:
spark.default.parallelism\textcolor{CornflowerBlue}{spark.default.parallelism}spark.default.parallelism
全局并行度-推荐
配置文件中:
conf/spark-defaults.conf中设置
spark.default.parallelism 100
在客户端提交参数中:
bin/spark-submit --conf "spark.default.parallelism=100"
在代码中设置:
conf = SaprkConf()
conf.set("spark.default.parallelism", "100")
针对RDD的并行度设置-不推荐
只能在代码中写如下算子:
- repartition算子
- coalesce算子
- partitionBy算子
集群中如何规划并行度
结论:设置为CPU总核心的2~10倍
比如集群可用CPU核心是100个,我们建议并行度是200~1000
确保是CPU核心的整数倍即可,最小是2倍,最大一般10倍或更高(适量)均可
为什么要设置最少2倍?
CPU的一个核心同一时间只能干一件事情
所以,在100个核心的情况下,设置100个并行,就能让CPU100%出力
这种设置下,如果task的压力不均衡,某个task先执行完了。就导致某个CPU核心空闲
所以,我们将Task(并行)分配的数量变多,比如800个并行,同一时间只有100个在运行,700个在等待
但是可以确保,某个task运行完了。后续有task补上,不让CPU闲下来,最大程度利用集群的资源
故规划并行度,只看集群总CPU核数
1.5 Spark 的任务调度
Spark的任务,由Driver进行调度,这个工作包含:
- 逻辑DAG产生
- 分区DAG产生
- Task划分
- 将Task分配给Executor并监控其工作

如图,Spark程序的调度流程如图:
- Driver被构建出来
- 构建SparkContext(执行环境入口对象)
- 基于DAG Scheduler(DAG调度器)构建逻辑Task分配
- 基于TaskScheduler(Task调度器)将逻辑Task分配到各个Executor上干活,并监控它们
- Worker(Executor),被TaskScheduler管理监控,听从它们的指令干活,并定期汇报进度
其中,前4步都是在Driver上完成的,第5步是在Worker上完成的。
Driver内的两个组件
DAG调度器
工作内容:将逻辑的DAG图进行处理,最终得到逻辑上的Task划分,不考虑有多少个executor
Task调度器
工作内容:基于DAG Scheduler的产出,来规划这些逻辑的task,应该在哪些物理的executor上运行,以及监控管理它们的运行
一般把executor的数量设置为机器的数量,以减少网络io的传输
1.6 拓展-Spark运行中的概念名词大全

层级关系梳理:
- 一个Spark环境可以运行多个Application
- 一个代码运行起来,会成为一个Application
- Application内部可以有多个Job
- 每个Job由一个Action产生,并且每个Job有自己的DAG执行图
- 一个Job的DAG图会基于宽窄依赖划分成不同的阶段
- 不同阶段内基于分区数量,形成多个并行的内存迭代管道
- 每一个内存迭代管道形成一个Task(DAG调度器划分将Job内划分出具体的task任务,一个Job被划分出来的task在逻辑上称之为这个job的taskset)
Spark内核调度详解:DAG、Stage与任务优化
文章介绍了Spark的任务调度机制,包括DAG的构建、Stage的划分,以及内存迭代运算。Spark通过DAG图分析RDD的宽窄依赖来决定Stage,窄依赖允许内存迭代计算,提高效率。并行度设置对性能影响显著,推荐设置为CPU核心的2~10倍。任务调度由Driver负责,包括逻辑DAG生成、Task分配和Executor监控。
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