Spark Scheduler模块详解-DAGScheduler实现

整体架构

任务调度逻辑视图

DAGScheduler:负责分析用户提交的应用,并根据计算任务的依赖关系建立DAG,且将DAG划分为不同的Stage,每个Stage可并发执行一组task。注:DAG在不同的资源管理框架实现是一样的。

TaskScheduler:DAGScheduler将划分完成的Task提交到TaskScheduler,TaskScheduler通过Cluster Manager在集群中的某个Worker的Executor上启动任务,实现类TaskSchedulerImpl。

Scheduler的实现概述

1)org.apache.spark.scheduler.DAGScheduler

2)org.apache.spark.scheduler.SchedulerBackend

3)org.apache.spark.scheduler.TaskScheduler

SchedulerBackend是一个trait,作用是分配当前可用的资源,即为Task分配计算资源(Executor),并在分配的Executor上启动Task。

TaskScheduler也是一个trait,它的作用是从DAGScheduler接收不同的Stage的任务,并且向集群提交这些任务(并为执行特别慢的任务启动备份任务)。TaskScheduler是实现多种任务调度器的基础,而org.apache.spark.scheduler.TaskSchedulerImpl是唯一实现。TaskSchedulerImpl在以下几种场景下调用org.apache.spark.scheduler.SchedulerBackend#reviveOffers:

1)有新任务提交时

2)有任务执行失败时

3)计算节点(即Executor)不可用时

4)某些任务执行过慢而需要重新分配资源时

每个SchedulerBackend都会对应个唯一的TaskScheduler

任务调度的逻辑图

DAGScheduler

DAGScheduler将应用的DAG划分成不同的Stage,每个Stage由并发执行的一组Task构成,Task的执行逻辑完全相同,只是作用于不同数据。

DAGScheduler的创建

TaskScheduler和DAGScheduler在SparkContext创建时创建。

TaskScheduler通过org.apache.spark.SparkContext#createTaskScheduler创建。

// Create and start the scheduler

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

DAGScheduler通过直接调用其构造函数创建,同时DAGScheduler保存了TaskScheduler的引用,因此需要在TaskScheduler创建后创建

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

this(sc,sc.taskScheduler)实现
完成DAGScheduler创建

MapOutputTrackerMaster:运行在Driver管理Shuffle Map Task输出,下游的Task通过MapOutputTrackerMaster获取Shuffle输出的位置信息。

BlockManagerMaster:也是运行在Driver端,管理整个Job的Block信息。

DAGScheduler除了初始化用于保存集群状态信息的数据结构,还会创建一个Actor,用于处理各种信息。

Job提交

以RDD的action count为例:

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

RDD

2)org.apache.spark.SparkContext#runJob

SparkContext

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

DAGScheduler

submitJob首先为Job生成一个Job ID,并且生成一个JobWaiter的实例监听Job的执行情况

Job由多个Task组成,只有所有Task都成功完成,Job才标记为成功。若失败,则通过jobFailed方法处理。

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

DAGScheduler

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

EventLoop

当eventProcessLoop对象投递了JobSubmitted事件之后,对象内的eventThread线程实例对事件进行处理,不断从事件队列中取出事件,调用onReceive函数处理事件,当匹配到JobSubmitted事件后,调用DAGScheduler的handleJobSubmitted函数并传入jobid、rdd等参数来处理Job。

DAGScheduler::submitJob会创建JobSummitted的event发送给内嵌类eventProcessActor(在源码1.4中,submitJob函数中,使用DAGSchedulerEventProcessLoop类进行事件的处理)

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

DAGScheduler

Stage的划分

finalStage

1、划分依据

宽依赖:需要Shuffle,Spark根据宽依赖将Job划分不同的Stage

窄依赖:RDD的每个Partition依赖固定数量的parent RDD的Partition,可以通过一个Task并行处理这些相互独立的Partition

2、划分过程

RDD划分示意图

Stage的划分是从最后一个RDD开始,RDD会从SparkContext的runJob开始,通过以下调用栈对Stage划分:

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开始Stage的划分

handleJobSubmitted
newResultStage

newResultStage首先会获取当前Stage的Parent Stages,然后创建当前的Stage。

getParentStages

调用getParentStages,把父Stage创建出来,然后根据它们创建当前Stage。

getParentStages是划分Stage的核心实现,每遇到一个ShuffleDependency就会生一个parent Stage。

376:存储parent stage

377:存储已经被访问的RDD

380:存储需要被处理的RDD,Stack中的RDD都需要被处理

381:广度优先遍历RDD生成的依赖树

386:逐个处理当前RDD依赖的parent RDD

389:在依赖是ShuffleDependency时生成新的stage

391:不是ShuffleDependency,则属于同一个stage

396:以输入的rdd作为第一个需要处理的RDD,然后从该RDD开始,顺序处理其parent rdd

397:如果stack非空,则一直处理

398:每次visit如果遇到了ShuffleDependency,那么就会形成一个stage,否则这些RDD属于同一个stage

getShuffleMapStage

280~281:根据suffleId是否存在

282:如果创建则直接返回

285:注册该stage的Shuffle依赖,如果Stage的Parent Stage是否已经生成,没有则生成它们

getAncestorShuffleDependencies

289:生成当前RDD的Stage

newOrUsedShuffleStage

354~355:Stage已经被计算过则从newShuffleMapStage中获取计算结果

359:计算结果复制到stage中

366:向mapOutputTracker注册该Stage

ShuffleMapTask的计算结果通过Driver端的mapOutputTracker,其他Task可以从中获取结果。mapOutputTracker.registerShuffle实现了这些元数据的占位,ShuffleMapTask通过registerMapOutputs保存这些计算结果(数据位置、大小等元数据)。

任务生成

handleJobSubmitted
handleJobSubmitted

handleJobSubmitted调用handleJobSubmitted提交Stage。所有parent Stage都计算完成,才能提交。

submitStage

submitMissingTasks(stage,jobId.get):如果所有parent stage已经完成,则提交stage所包含的task

submitStage(parent):有parent stage未完成,则递归提交

abortStage:无效stage,直接停止

Stage提交顺序图

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

1、获取需要计算的Partition:最后的Stage判断RusultTask是否已经结束

2、对于其他Stage,对应的Task是ShuffleMapTask

DAGScheduler完成任务提交后,在判断哪些Partition需要计算,就会为Partition生成Task,然后封装成TaskSet,提交至TaskScheduler。等待TaskScheduler最终向集群提交这些Task,监听这些Task的状态。

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