大数据 Spark基本架构及原理
程光淼 2018-03-29 来源 : 阅读 3092 评论 0

摘要: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。

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

 

目标:

    架构及生态

    spark 与 hadoop

    运行流程及特点

    常用术语

    standalone模式

    yarn集群

    RDD运行流程

    架构及生态:

 

通常当需要处理的数据量超过了单机尺度(比如我们的计算机有4GB的内存,而我们需要处理100GB以上的数据)这时我们可以选择spark集群进行计算,有时我们可能需要处理的数据量并不大,但是计算很复杂,需要大量的时间,这时我们也可以选择利用spark集群强大的计算资源,并行化地计算,其架构示意图如下:

大数据 Spark基本架构及原理

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架构的组成图如下:

大数据 Spark基本架构及原理

Cluster Manager: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: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与hadoop:

Hadoop有两个核心模块,分布式存储模块HDFS和分布式计算模块Mapreduce

spark本身并没有提供分布式文件系统,因此spark的分析大多依赖于Hadoop的分布式文件系统HDFS

Hadoop的Mapreduce与spark都可以进行数据计算,而相比于Mapreduce,spark的速度更快并且提供的功能更加丰富

关系图如下:

大数据 Spark基本架构及原理

运行流程及特点:

spark运行流程图如下:

大数据 Spark基本架构及原理

1:构建Spark Application的运行环境,启动SparkContext

2:SparkContext向资源管理器(可以是Standalone,Mesos,Yarn)申请运行Executor资源,并启动StandaloneExecutorbackend,

3:Executor向SparkContext申请Task

4:SparkContext将应用程序分发给Executor

5:SparkContext构建成DAG图,将DAG图分解成Stage、将Taskset发送给Task Scheduler,最后由Task Scheduler将Task发送给Executor运行

6:Task在Executor上运行,运行完释放所有资源

 

Spark运行特点:

 

1:每个Application获取专属的executor进程,该进程在Application期间一直驻留,并以多线程方式运行Task。这种Application隔离机制是有优势的,无论是从调度角度看(每个Driver调度他自己的任务),还是从运行角度看(来自不同Application的Task运行在不同JVM中),当然这样意味着Spark Application不能跨应用程序共享数据,除非将数据写入外部存储系统

2:Spark与资源管理器无关,只要能够获取executor进程,并能保持相互通信就可以了

3:提交SparkContext的Client应该靠近Worker节点(运行Executor的节点),最好是在同一个Rack里,因为Spark Application运行过程中SparkContext和Executor之间有大量的信息交换

4:Task采用了数据本地性和推测执行的优化机制。

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