Spark Scheduler模塊詳解-DAGScheduler實現

整體架構

任務調度邏輯視圖

DAGScheduler:負責分析用戶提交的應用,并根據計算任務的依賴關系建立DAG,且將DAG劃分為不同的Stage,每個Stage可并發執行一組task。注:DAG在不同的資源管理框架實現是一樣的。

TaskScheduler:DAGScheduler將劃分完成的Task提交到TaskScheduler,TaskScheduler通過Cluster Manager在集群中的某個Worker的Executor上啟動任務,實現類TaskSchedulerImpl。

Scheduler的實現概述

1)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler

2)org.apache.spark.scheduler.SchedulerBackend

3)org.apache.spark.scheduler.TaskScheduler

SchedulerBackend是一個trait,作用是分配當前可用的資源,即為Task分配計算資源(Executor),并在分配的Executor上啟動Task。

TaskScheduler也是一個trait,它的作用是從DAGScheduler接收不同的Stage的任務,并且向集群提交這些任務(并為執行特別慢的任務啟動備份任務)。TaskScheduler是實現多種任務調度器的基礎,而org.apache.spark.scheduler.TaskSchedulerImpl是唯一實現。TaskSchedulerImpl在以下幾種場景下調用org.apache.spark.scheduler.SchedulerBackend#reviveOffers:

1)有新任務提交時

2)有任務執行失敗時

3)計算節點(即Executor)不可用時

4)某些任務執行過慢而需要重新分配資源時

每個SchedulerBackend都會對應個唯一的TaskScheduler

任務調度的邏輯圖

DAGScheduler

DAGScheduler將應用的DAG劃分成不同的Stage,每個Stage由并發執行的一組Task構成,Task的執行邏輯完全相同,只是作用于不同數據。

DAGScheduler的創建

TaskScheduler和DAGScheduler在SparkContext創建時創建。

TaskScheduler通過org.apache.spark.SparkContext#createTaskScheduler創建。

// Create and start the scheduler

val(sched,ts) = SparkContext.createTaskScheduler(this,master)

DAGScheduler通過直接調用其構造函數創建,同時DAGScheduler保存了TaskScheduler的引用,因此需要在TaskScheduler創建后創建

def this(sc: SparkContext) = this(sc,sc.taskScheduler)

this(sc,sc.taskScheduler)實現
完成DAGScheduler創建

MapOutputTrackerMaster:運行在Driver管理Shuffle Map Task輸出,下游的Task通過MapOutputTrackerMaster獲取Shuffle輸出的位置信息。

BlockManagerMaster:也是運行在Driver端,管理整個Job的Block信息。

DAGScheduler除了初始化用于保存集群狀態信息的數據結構,還會創建一個Actor,用于處理各種信息。

Job提交

以RDD的action count為例:

1)org.apache.spark.rdd.RDD#count

RDD

2)org.apache.spark.SparkContext#runJob

SparkContext

3)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#runJob

DAGScheduler

submitJob首先為Job生成一個Job ID,并且生成一個JobWaiter的實例監聽Job的執行情況

Job由多個Task組成,只有所有Task都成功完成,Job才標記為成功。若失敗,則通過jobFailed方法處理。

4)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#submitJob

DAGScheduler

5)org.apache.spark.util.EventLoop#post

EventLoop

當eventProcessLoop對象投遞了JobSubmitted事件之后,對象內的eventThread線程實例對事件進行處理,不斷從事件隊列中取出事件,調用onReceive函數處理事件,當匹配到JobSubmitted事件后,調用DAGScheduler的handleJobSubmitted函數并傳入jobid、rdd等參數來處理Job。

DAGScheduler::submitJob會創建JobSummitted的event發送給內嵌類eventProcessActor(在源碼1.4中,submitJob函數中,使用DAGSchedulerEventProcessLoop類進行事件的處理)

6)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#handleJobSubmitted

DAGScheduler

Stage的劃分

finalStage

1、劃分依據

寬依賴:需要Shuffle,Spark根據寬依賴將Job劃分不同的Stage

窄依賴:RDD的每個Partition依賴固定數量的parent RDD的Partition,可以通過一個Task并行處理這些相互獨立的Partition

2、劃分過程

RDD劃分示意圖

Stage的劃分是從最后一個RDD開始,RDD會從SparkContext的runJob開始,通過以下調用棧對Stage劃分:

1)org.apache.spark.SparkContext#runJob

2)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#runJob

3)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#submitJob

4)org.apache.spark.util.EventLoop#post

5)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#handleJobSubmitted

handleJobSubmitted開始Stage的劃分

handleJobSubmitted
newResultStage

newResultStage首先會獲取當前Stage的Parent Stages,然后創建當前的Stage。

getParentStages

調用getParentStages,把父Stage創建出來,然后根據它們創建當前Stage。

getParentStages是劃分Stage的核心實現,每遇到一個ShuffleDependency就會生一個parent Stage。

376:存儲parent stage

377:存儲已經被訪問的RDD

380:存儲需要被處理的RDD,Stack中的RDD都需要被處理

381:廣度優先遍歷RDD生成的依賴樹

386:逐個處理當前RDD依賴的parent RDD

389:在依賴是ShuffleDependency時生成新的stage

391:不是ShuffleDependency,則屬于同一個stage

396:以輸入的rdd作為第一個需要處理的RDD,然后從該RDD開始,順序處理其parent rdd

397:如果stack非空,則一直處理

398:每次visit如果遇到了ShuffleDependency,那么就會形成一個stage,否則這些RDD屬于同一個stage

getShuffleMapStage

280~281:根據suffleId是否存在

282:如果創建則直接返回

285:注冊該stage的Shuffle依賴,如果Stage的Parent Stage是否已經生成,沒有則生成它們

getAncestorShuffleDependencies

289:生成當前RDD的Stage

newOrUsedShuffleStage

354~355:Stage已經被計算過則從newShuffleMapStage中獲取計算結果

359:計算結果復制到stage中

366:向mapOutputTracker注冊該Stage

ShuffleMapTask的計算結果通過Driver端的mapOutputTracker,其他Task可以從中獲取結果。mapOutputTracker.registerShuffle實現了這些元數據的占位,ShuffleMapTask通過registerMapOutputs保存這些計算結果(數據位置、大小等元數據)。

任務生成

handleJobSubmitted
handleJobSubmitted

handleJobSubmitted調用handleJobSubmitted提交Stage。所有parent Stage都計算完成,才能提交。

submitStage

submitMissingTasks(stage,jobId.get):如果所有parent stage已經完成,則提交stage所包含的task

submitStage(parent):有parent stage未完成,則遞歸提交

abortStage:無效stage,直接停止

Stage提交順序圖

org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler#submitMissingTasks完成DAGScheduler最后的工作,向TaskScheduler提交Task。

1、獲取需要計算的Partition:最后的Stage判斷RusultTask是否已經結束

2、對于其他Stage,對應的Task是ShuffleMapTask

DAGScheduler完成任務提交后,在判斷哪些Partition需要計算,就會為Partition生成Task,然后封裝成TaskSet,提交至TaskScheduler。等待TaskScheduler最終向集群提交這些Task,監聽這些Task的狀態。

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