详解 Spark 的运行架构

一、核心组件

1. Driver

• Spark 驱动器节点，用于执行 Spark 任务中的 main 方法，负责实际代码的执行工作
• 主要负责：
  • 将用户程序转化为作业 (job)
  • 在 Executor 之间调度任务 (task)
  • 跟踪 Executor 的执行情况
  • 通过 UI 展示查询运行情况

2. Executor

• Executor 是集群中工作节点（Worker）中的一个 JVM 进程，负责在 Spark 作业中运行具体任务（Task），任务彼此之间相互独立
• Spark 应用启动时，Executor 节点被同时启动，并且始终伴随着整个 Spark 应用的生命周期而存在。如果有 Executor 节点发生了故障或崩溃， Spark 应用也可以继续执行，会将出错节点上的任务调度到其他 Executor 节点上继续运行
• Executor 有两个核心功能：
  • 负责运行组成 Spark 应用的任务，并将结果返回给 Driver
  • 通过自身的块管理器（Block Manager）为用户程序中要求缓存的 RDD 提供内存式存储。RDD 是直接缓存在 Executor 进程内的，因此任务可以在运行时充分利用缓存数据加速运算

3. Master

• Master 是 Standalone 环境中的核心组件之一，主要负责资源的调度和分配，并进行集群的监控等职责，类似于 Yarn 环境中的 RM

4. Worker

• Worker 是 Standalone 环境中的核心组件之一，一个 Worker 运行在集群中的一台服务器上，由 Master 分配资源对数据进行并行的处理和计算，类似于 Yarn 环境中 NM

5. ApplicationMaster

• ApplicationMaster，用于向资源调度器申请执行任务的资源容器 Container，运行用户自己的程序任务 job，监控整个任务的执行，跟踪整个任务的状态，处理任务失败等异常情况
• Master/ResourceManager（资源）和 Driver（计算）之间依靠 ApplicationMaster 解耦合

二、核心概念

1. Executor参数

2. 并行度

Parallelism

• 整个集群并行执行任务的数量称之为并行度
• 区别于并发，并行是真正同时执行的进程

3. 有向无环图

DAG（Directed Acyclic Graph）有向无环图是由点和线组成的拓扑图形，该图形具有方向，不会闭环

• 有向无环图是由 Spark 程序直接映射成的数据流的高级抽象模型。就是将整个程序计算的执行过程和任务的调度用图形表示出来，可以用于表示程序的拓扑结构

三、Spark 任务提交流程

四、Yarn 的两种部署模式

两种模式主要区别在于：Driver 程序的运行节点位置

1. Client 模式

Client 模式将用于监控和调度的 Driver 模块在客户端执行，而不是在 Yarn 中，所以一般用于测试

• Driver 在任务提交的本地机器上运行
• Driver 启动后会和 ResourceManager 通讯申请启动 ApplicationMaster
• ResourceManager 分配 Container，在合适的 NodeManager 上启动 ApplicationMaster，负责向 ResourceManager 申请 Executor 内存
• ResourceManager 接到 ApplicationMaster 的资源申请后会分配 container，然后 ApplicationMaster 在资源分配指定的 NodeManager 上启动 Executor 进程
• Executor 进程启动后会向 Driver 反向注册，Executor 全部注册完成后 Driver 开始执行 main 函数
• 之后执行到 Action 算子时，触发一个 Job，并根据宽依赖开始划分 stage，每个 stage 生成对应的 TaskSet，之后将 task 分发到各个 Executor 上执行

2. Cluster 模式

Cluster 模式将用于监控和调度的 Driver 模块启动在 Yarn 集群资源中执行。一般应用于实际生产环境

• 在 Yarn Cluster 模式下，任务提交后会和 ResourceManager 通讯申请启动 ApplicationMaster
• 随后 ResourceManager 分配 Container，在合适的 NodeManager 上启动 ApplicationMaster，此时的 ApplicationMaster 就是 Driver
• Driver 启动后向 ResourceManager 申请 Executor 内存，ResourceManager 接到 ApplicationMaster 的资源申请后会分配 Container，然后在合适的 NodeManager 上启动Executor 进程
• Executor 进程启动后会向 Driver 反向注册，Executor 全部注册完成后 Driver 开始执行 main 函数
• 之后执行到 Action 算子时，触发一个 Job，并根据宽依赖开始划分 stage，每个 stage 生成对应的 TaskSet，之后将 task 分发到各个 Executor 上执行