Spark源码分析：多种部署方式之间的区别与联系

作者：过往记忆

从官方的文档我们可以知道， Spark 的部署方式有很多种：local、Standalone、Mesos、YARN…..不同部署方式的后台处理进程是不一样的，但是如果我们从代码的角度来看，其实流程都差不多。

从代码中，我们可以得知其实

Spark

的部署方式其实比官方文档中介绍的还要多，这里我来列举一下：

1、local：这种方式是在本地启动一个线程来运行作业；

2、local[N]：也是本地模式，但是启动了N个线程；

3、local[*]：还是本地模式，但是用了系统中所有的核；

4、local[N,M]：这里有两个参数，第一个代表的是用到的核个数；第二个参数代表的是容许该作业失败M次。上面的几种模式没有指定M参数，其默认值都是1；

5、local-cluster[N, cores, memory]：本地伪集群模式，参数的含义我就不说了，看名字就知道；式；

6、spark:// ：这是用到了 Spark 的Standalone模

7、(mesos|zk)://：这是Mesos模式；

8、yarn-standalone\yarn-cluster\yarn-client：这是YARN模式。前面两种代表的是集群模式；后面代表的是客户端模式；

9、simr://：这种你就不知道了吧？simr其实是Spark In MapReduce的缩写。我们知道MapReduce 1中是没有YARN的，如果你在MapReduce 1中使用Spark，那么就用这种模式吧。

总体来说，上面列出的各种部署方式运行的流程大致一样：都是从SparkContext切入，在SparkContext的初始化过程中主要做了以下几件事：

1、根据SparkConf创建SparkEnv

  private [spark] val env = SparkEnv.create( conf, "<driver>" , conf.get( "spark.driver.host" ), conf.get( "spark.driver.port" ).toInt, isDriver = true , isLocal = isLocal, listenerBus = listenerBus) SparkEnv.set(env)

2、初始化executor的环境变量executorEnvs

这个步骤代码太多了，我就不贴出来。

3、创建TaskScheduler

 // Create and start the scheduler private [spark] var taskScheduler = SparkContext.createTaskScheduler(this , master)

4、创建DAGScheduler

 @ volatile private [spark] var dagScheduler : DAGScheduler = _ try { dagScheduler = new DAGScheduler( this ) } catch { case e : Exception = > throw new SparkException( "DAGScheduler cannot be initialized due to %s" .format(e.getMessage)) }

5、启动TaskScheduler

   // constructor taskScheduler.start()

那么，DAGScheduler和TaskScheduler都是什么？

DAGScheduler称为作业调度，它基于Stage的高层调度模块的实现，它为每个Job的Stages计算DAG，记录哪些RDD和Stage的输出已经实物化，然后找到最小的调度方式来运行这个Job。然后以Task Sets的形式提交给底层的任务调度模块来具体执行。

TaskScheduler称为任务调度。它是低层次的task调度接口，目前仅仅被TaskSchedulerImpl实现。这个接口可以以插件的形式应用在不同的task调度器中。每个TaskScheduler只给一个SparkContext调度task，这些调度器接受来自DAGScheduler中的每个stage提交的tasks，并负责将这些tasks提交给cluster运行。如果提交失败了，它将会重试；并处理stragglers。所有的事件都返回到DAGScheduler中。

在创建DAGScheduler的时候，程序已经将taskScheduler作为参数传进去了，代码如下：

 def this (sc : SparkContext, taskScheduler : TaskScheduler) = { this ( sc, taskScheduler, sc.listenerBus, sc.env.mapOutputTracker.asInstanceOf[MapOutputTrackerMaster], sc.env.blockManager.master, sc.env) }  def this (sc : SparkContext) = this (sc, sc.taskScheduler)

也就是DAGScheduler封装了TaskScheduler。TaskScheduler中有两个比较重要的方法：

  def submitTasks(taskSet : TaskSet) : Unit  // Cancel a stage. def cancelTasks(stageId : Int, interruptThread : Boolean)

这些方法在DAGScheduler中被调用，而TaskSchedulerImpl实现了TaskScheduler，为各种调度模式提供了任务调度接口，在TaskSchedulerImpl中还实现了resourceOffers和statusUpdate两个接口给Backend调用，用于提供调度资源和更新任务状态。在YARN模式中，还提供了YarnClusterScheduler类，他只是简单地继承TaskSchedulerImpl类，主要重写了getRackForHost(hostPort: String)和postStartHook() 方法。继承图如下：

在 上文 我们谈到了 Spark Context的初始化过程会做好几件事情，其中做了一件重要的事情就是 创建TaskScheduler 。

 // Create and start the scheduler private [spark] var taskScheduler = < span class ="wp_keywordlink_affiliate" >< a href ="http://www.iteblog.com/archives/tag/spark" title = "" target = "_blank"data-original-title = "View all posts in Spark" > Spark < /a >< /span >Context.createTaskScheduler( this , master)

在createTaskScheduler方法中，会根据用户传进来的master URL分别初始化不同的SchedulerBackend和ExecutorBackend。而且从代码中我们可以看到master URL多大九种格式。但是在代码中SchedulerBackend的种类可没九种，只有五种；而ExecutorBackend只有三种，我们先来看看这些SchedulerBackend和ExecutorBackend的类继承关系：

每一个Application都对应了一个SchedulerBackend和多个ExecutorBackend。下面我们分别介绍各种运行模式所涉及到的类

1、Local模式

local模式出了伪集群模式(local-cluster)，所有的local都是用到了LocalBackend和TaskSchedulerImpl类。LocalBackend接收来自TaskSchedulerImpl的receiveOffers()调用，并根据运行Application传进来的CPU核生成WorkerOffer，并调用scheduler.resourceOffers(offers)生成Task，最后通过 executor.launchTask来执行这些Task。

2、Standalone

Standalone模式使用SparkDeploySchedulerBackend和TaskSchedulerImpl，SparkDeploySchedulerBackend是继承自CoarseGrainedSchedulerBackend类，并重写了其中的一些方法。

CoarseGrainedSchedulerBackend是一个粗粒度的资源调度类，在Spark job运行的整个期间，它会保存所有的Executor，在task运行完的时候，并不释放该Executor，也不向Scheduler申请一个新的Executor。Executor的启动方式有很多中，需要根据Application提交的Master URL进行判断。在CoarseGrainedSchedulerBackend中封装了一个DriverActor类，它接受Executor注册（RegisterExecutor）、状态更新（StatusUpdate）、响应Scheduler的ReviveOffers请求、杀死Task等等。

在本模式中将会启动一个或者多个CoarseGrainedExecutorBackend。具体是通过AppClient类向Master请求注册Application。当注册成功之后，Master会向Client进行反馈，并调用schedule启动Driver和CoarseGrainedExecutorBackend，启动的Executor会向DriverActor进行注册。然后CoarseGrainedExecutorBackend通过aunchTask方法启动已经提交的Task。

3、yarn-cluster

yarn-cluster集群模式涉及到的类有YarnClusterScheduler和YarnClusterSchedulerBackend。YarnClusterSchedulerBackend同样是继承自CoarseGrainedSchedulerBackend。而YarnClusterScheduler继承自TaskSchedulerImpl，它只是简单地对TaskSchedulerImpl进行封装，并重写了getRackForHost和postStartHook方法。

Client类通过YarnClient在Hadoop集群上启动一个Container，并在其中运行ApplicationMaster，并通过Yarn提供的接口在集群中启动多个Container用于运行CoarseGrainedExecutorBackend，并向CoarseGrainedSchedulerBackend中的DriverActor进行注册。

yarn-cluster模式作业从提交到运行的整个过程请参见本博客文章： 《Spark on YARN集群模式作业运行全过程分析》

4、yarn-client

yarn-cluster集群模式涉及到的类有YarnClientClusterScheduler和YarnClientSchedulerBackend。YarnClientClusterScheduler继承自TaskSchedulerImpl，并对其中的getRackForHost方法进行了重写。Yarn-client模式下，会在集群外面启动一个ExecutorLauncher来作为driver，并想集群申请Container，来启动CoarseGrainedExecutorBackend，并向CoarseGrainedSchedulerBackend中的DriverActor进行注册。

5、Mesos

Mesos模式调度方式有两种：粗粒度和细粒度。粗粒度涉及到的类有CoarseMesosSchedulerBackend和TaskSchedulerImpl类；而细粒度涉及到的类有MesosSchedulerBackend和TaskSchedulerImpl类。CoarseMesosSchedulerBackend和 MesosSchedulerBackend都继承了MScheduler(其实是Mesos的Scheduler)，便于注册到Mesos资源调度的框架中。选择哪种模式可以通过spark.mesos.coarse参数配置。默认的是MesosSchedulerBackend。

上面涉及到Spark的许多部署模式，究竟哪种模式好这个很难说，需要根据你的需求，如果你只是测试Spark Application，你可以选择local模式。而如果你数据量不是很多，Standalone 是个不错的选择。当你需要统一管理集群资源（Hadoop、Spark等）那么你可以选择Yarn，但是这样维护成本就会变高。yarn-cluster和yarn-client模式内部实现还是有很大的区别。如果你需要用于生产环境，那么请选择yarn-cluster；而如果你仅仅是Debug程序，可以选择yarn-client。

文章出处： 过往记忆 《Spark源码分析：多种部署方式之间的区别与联系》