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大数据云计算——Spark组件

2020年07月28日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

spark简介

Apache Spark是一个围绕速度、易用性和复杂分析构建的大数据处理框架,最初在2009年由加州大学伯克利分校的AMPLab开发,并于2010年成为Apache的开源项目之一,与Hadoop和Storm等其他大数据和MapReduce技术相比,Spark有如下优势:

  • Spark提供了一个全面、统一的框架用于管理各种有着不同性质(文本数据、图表数据等)的数据集和数据源(批量数据或实时的流数据)的大数据处理的需求
  • 官方资料介绍Spark可以将Hadoop集群中的应用在内存中的运行速度提升100倍,甚至能够将应用在磁盘上的运行速度提升10倍
  • 基于内存的、通用的可扩展的计算引擎。

spark生态系统主要包含了Spark Core、SparkSQL、SparkStreaming、MLLib和GraphX等组件。

1、海量数据批量处理 MapReduce

2、基于历史数据的交互式查询 Cloudera Impala

3、实时数据流的处理

spark可以部署在资源管理器Yarn之上,提供一站式大数据解决方案、spark可以同时支持海量数据批量处理、历史数据分析、实时数据处理

Spark Core
包含 Spark 的基本功能;尤其是定义 RDD 的 API、操作以及这两者上的动作。其他 Spark 的库都是构建在 RDD 和 Spark Core 之上的
Spark SQL
提供通过 Apache Hive 的 SQL 变体 Hive 查询语言(HiveQL)与 Spark 进行交互的 API。每个数据库表被当做一个 RDD, Spark SQL 查询被转换为 Spark 操作。
Spark Streaming
对实时数据流进行处理和控制。 Spark Streaming 允许程序能够像普通 RDD 一样处理实时数据
Mllib
一个常用机器学习算法库,算法被实现为对 RDD 的 Spark 操作。这个库包含可扩展的学习算法,比如分类、回归等需要对大量数据集进行迭代的操作。
GraphX
控制图、并行图操作和计算的一组算法和工具的集合。 GraphX 扩展了 RDD API,包含控制图、创建子图、访问路径上所有顶点的操作。

spark原理

Cluster Manager-制整个集群,监控 worker在 standalone 模式中即为 Master 主节点,控制整个集群,监控 worker。在 YARN 模式中为资源管理器。Worker 节点-负责控制计算节点、从节点,负责控制计算节点,启动 Executor 或者 Driver。
Driver: 运行 Application 的 main()函数
Executor:执行器,是为某个 Application 运行在 worker node 上的一个进程

Spark 应用程序从编写到提交、执行、输出的整个过程如图所示,图中描述的步骤如下:

1. 用户使用 SparkContext 提供的 API(常用的有 textFile、 sequenceFile、 runJob、 stop 等)编写 Driver application 程序。此外 SQLContext、 HiveContext 及 StreamingContext 对SparkContext 进行封装,并提供了 SQL、 Hive 及流式计算相关的 API。2. 使用SparkContext提交的用户应用程序,首先会使用BlockManager和BroadcastManager将任务的 Hadoop 配置进行广播。然后由 DAGScheduler 将任务转换为 RDD 并组织成 DAG,DAG 还将被划分为不同的 Stage。最后由 TaskScheduler 借助 ActorSystem 将任务提交给集群管理器(Cluster Manager)。
3. 集群管理器(ClusterManager)给任务分配资源,即将具体任务分配到Worker上, Worker创建 Executor 来处理任务的运行。 Standalone、 YARN、 Mesos、 EC2 等都可以作为 Spark的集群管理器。

Spark详细运行过程

涉及的几个定义和详细的运行过程如下:

Application:Spark应用程序:指的是用户编写的Spark应用程序,包含了Driver功能代码和分布在集群中多个节点上运行的Executor代码。Spark应用程序,由一个或多个作业JOB组成,如下图所示。

Driver:驱动程序:Spark中的Driver即运行上述Application的Main()函数并且创建SparkContext,其中创建SparkContext的目的是为了准备Spark应用程序的运行环境。在Spark中由SparkContext负责和ClusterManager通信,进行资源的申请、任务的分配和监控等;当Executor部分运行完毕后,Driver负责将SparkContext关闭。通常SparkContext代表Driver,如下图所示。

Cluster Manager:资源管理器: 指的是在集群上获取资源的外部服务,常用的有:Standalone,Spark原生的资源管理器,由Master负责资源的分配;Haddop Yarn,由Yarn中的ResearchManager负责资源的分配;Messos,由Messos中的Messos Master负责资源管理。

Executor:执行器:Application运行在Worker节点上的一个进程,该进程负责运行Task,并且负责将数据存在内存或者磁盘上,每个Application都有各自独立的一批Executor,如下图所示。

Worker:计算节点: 集群中任何可以运行Application代码的节点,类似于Yarn中的NodeManager节点。在Standalone模式中指的就是通过Slave文件配置的Worker节点,在Spark on Yarn模式中指的就是NodeManager节点,在Spark on Messos模式中指的就是Messos Slave节点,如下图所示。

DAGScheduler:有向无环图调度器:基于DAG划分Stage 并以TaskSet的形势提交Stage给TaskScheduler;负责将作业拆分成不同阶段的具有依赖关系的多批任务;最重要的任务之一就是:计算作业和任务的依赖关系,制定调度逻辑。在SparkContext初始化的过程中被实例化,一个SparkContext对应创建一个DAGScheduler。

TaskScheduler:任务调度器:将Taskset提交给worker(集群)运行并回报结果;负责每个具体任务的实际物理调度。如图示。

Job:作业:由一个或多个调度阶段所组成的一次计算作业;包含多个Task组成的并行计算,往往由Spark Action催生,一个JOB包含多个RDD及作用于相应RDD上的各种Operation。如图所示。

Stage:调度阶段:一个任务集对应的调度阶段;每个Job会被拆分很多组Task,每组任务被称为Stage,也可称TaskSet,一个作业分为多个阶段;Stage分成两种类型ShuffleMapStage、ResultStage。如图所示。

Application多个job多个Stage:Spark Application中可以因为不同的Action触发众多的job,一个Application中可以有很多的job,每个job是由一个或者多个Stage构成的,后面的Stage依赖于前面的Stage,也就是说只有前面依赖的Stage计算完毕后,后面的Stage才会运行。

划分依据:Stage划分的依据就是宽依赖,何时产生宽依赖,reduceByKey, groupByKey等算子,会导致宽依赖的产生。

核心算法:从后往前回溯,遇到窄依赖加入本stage,遇见宽依赖进行Stage切分。Spark内核会从触发Action操作的那个RDD开始从后往前推,首先会为最后一个RDD创建一个stage,然后继续倒推,如果发现对某个RDD是宽依赖,那么就会将宽依赖的那个RDD创建一个新的stage,那个RDD就是新的stage的最后一个RDD。然后依次类推,继续继续倒推,根据窄依赖或者宽依赖进行stage的划分,直到所有的RDD全部遍历完成为止。

将DAG划分为Stage剖析:如上图,从HDFS中读入数据生成3个不同的RDD,通过一系列transformation操作后再将计算结果保存回HDFS。可以看到这个DAG中只有join操作是一个宽依赖,Spark内核会以此为边界将其前后划分成不同的Stage. 同时我们可以注意到,在图中Stage2中,从map到union都是窄依赖,这两步操作可以形成一个流水线操作,通过map操作生成的partition可以不用等待整个RDD计算结束,而是继续进行union操作,这样大大提高了计算的效率。

TaskSet:任务集:由一组关联的,但相互之间没有Shuffle依赖关系的任务所组成的任务集。如图所示。

提示:1)一个Stage创建一个TaskSet;2)为Stage的每个Rdd分区创建一个Task,多个Task封装成TaskSet

 Task:任务:被送到某个Executor上的工作任务;单个分区数据集上的最小处理流程单元(单个stage内部根据操作数据的分区数划分成多个task)。如图所示。

Spark的算子RDD

RDD 是 Spark 的计算模型。RDD(Resilient Distributed Dataset)叫做弹性的分布式数据集合,是 Spark 中最基本的数据抽象,它代表一个不可变、只读的,被分区的数据集。操作 RDD 就像操作本地集合一样,有很多的方法可以调用,使用方便,而无需关心底层的调度细节。

RDD的属性:

 

RDD的特点:

RDD的编程模型:

RDD的创建

Spark SQL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Spark Streaming

 

 

 

本文地址:https://blog.csdn.net/weixin_41605937/article/details/106815813

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