RDD的运行原理

RDD的执行过程
(1)RDD读入外部数据源进行创建
(2)RDD经过一系列的转化(Transformation)操作,每一次会产生不同的RDD,供给下一个转化操作使用
(3)最后一个RDD经过”动作“操作进行转化,并输出到外部数据源
这一系列的操作称为一个Lineage(血缘关系),即DAG拓扑排序的结果
优点:
惰性调用,管道化,避免同步等待,不需要保存中间的结果,每次操作简单
在这里插入图片描述

<think> 我们讨论的是DAG(有向无环图)RDD(弹性分布式数据集)的实现原理,这通常出现在Apache Spark中。 DAG RDD是Spark的核心概念之一,它代表了Spark中对数据的抽象计算流程的表示。 在Spark中,RDD是不可变的分布式对象集合,每个RDD被分为多个分区,这些分区运行在集群的不同节点上。 RDD支持两种操作:转换(transformations)行动(actions)。转换操作会从一个RDD生成一个新的RDD,行动操作则会对RDD执行计算并返回结果给驱动程序。 DAG(有向无环图)是Spark用来表示RDD之间依赖关系(lineage)的图。每个RDD都会记录其父RDD的依赖关系,这种依赖关系分为两种: 1. 窄依赖(Narrow Dependencies):父RDD的每个分区最多被子RDD的一个分区所使用(例如map、filter操作)。 2. 宽依赖(Wide Dependencies):父RDD的一个分区被子RDD的多个分区所使用(例如groupByKey、reduceByKey操作)。 当用户执行一个行动操作(如count、collect)时,Spark会根据RDD的依赖关系构建一个DAG,然后将这个DAG提交给DAGScheduler。 DAGScheduler会将DAG划分为多个阶段(stage),每个阶段由一系列连续的窄依赖转换组成,阶段之间的边界是宽依赖(因为宽依赖需要shuffle)。 然后,每个阶段会被转换成一组任务(task),这些任务由TaskScheduler分发到集群的各个节点上执行。 实现原理的关键点: - RDD的依赖关系:每个RDD都记录了自己是如何从其他RDD转换而来的(即其依赖的父RDD),以及依赖的类型(窄依赖或宽依赖)。 - DAG的构建:当行动操作被调用时,Spark会从最终的RDD回溯,根据依赖关系构建DAG。 - 阶段的划分:DAGScheduler从后往前遍历DAG,遇到宽依赖就划分出一个新的阶段。这样,每个阶段内部都是窄依赖,可以流水线执行;阶段之间则需要进行shuffle。 - 任务的生成:每个阶段会生成多个任务,任务的数量由该阶段中最后一个RDD的分区数决定。这些任务会被打包成TaskSet,提交给集群执行。 下面是一个简单的代码示例,用于说明RDD的依赖关系以及DAG的生成过程(注意:实际Spark源码非常复杂,这里只是简化示意): </think> ### DAG RDD 实现原理详解 在 Spark 中,**DAG RDD(有向无环图弹性分布式数据集)** 是实现分布式计算的核心抽象。其原理可分为以下关键部分: --- #### 1. **DAG 的构建与调度流程** 当执行 RDD 的转换操作时,Spark 会记录 RDD 的血统关系(Lineage),最终构建 DAG。DAGScheduler 负责将 DAG 划分为多个 Stage,每个 Stage 包含多个 Task。 **关键阶段**: - **窄依赖(Narrow Dependency)**:子 RDD 的每个分区只依赖父 RDD 的一个分区(如 `map`、`filter`)。 - **宽依赖(Wide Dependency)**:子 RDD 的分区依赖父 RDD 的多个分区(如 `groupByKey`),触发 Stage 划分。 --- #### 2. **RDD 的核心属性** 每个 RDD 包含以下关键属性: ```scala abstract class RDD[T] { protected def compute(split: Partition, context: TaskContext): Iterator[T] // 计算函数 protected def getPartitions: Array[Partition] // 分区列表 protected def getDependencies: Seq[Dependency[_]] // 依赖关系 val partitioner: Option[Partitioner] // 分区器(决定数据分布) } ``` --- #### 3. **RDD 依赖关系实现** 依赖关系分为两类: ```scala // 窄依赖(父分区 -> 子分区的一对一映射) class OneToOneDependency[T](rdd: RDD[T]) extends NarrowDependency[T](rdd) // 宽依赖(Shuffle 依赖) class ShuffleDependency[K, V, C]( @transient private val _rdd: RDD[_ <: Product2[K, V]], val partitioner: Partitioner ) extends Dependency[Product2[K, V]] ``` --- #### 4. **DAG 调度的伪代码实现** ```scala class DAGScheduler { def submitJob(job: ActiveJob): Unit = { val finalStage = createResultStage(job) submitStage(finalStage) // 递归提交父 Stage } private def submitStage(stage: Stage): Unit = { if (!stage.parents.isEmpty) { stage.parents.foreach(submitStage) // 优先提交父 Stage } submitMissingTasks(stage) // 提交当前 Stage 的 Task } } ``` --- #### 5. **容错机制** - **血统(Lineage)**:通过 RDD 的转换记录重建丢失的分区。 - **检查点(Checkpoint)**:将 RDD 持久化到可靠存储(如 HDFS),截断血统链。 --- ### 总结原理 1. **惰性执行**:转换操作仅记录元数据,行动操作触发 DAG 执行。 2. **Stage 划分**:以宽依赖为边界切割 DAG。 3. **任务调度**:每个 Stage 生成 TaskSet,由 TaskScheduler 分发到 Executor。 4. **Shuffle 机制**:宽依赖触发数据 Shuffle(如 `HashPartitioner` 按 Key 重新分区)。 --- ###
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