Spark源码系列（四）图解作业生命周期

问题导读：
1.描述作业生命周期？
2.资源是如何调度的？

这一章我们探索了Spark作业的运行过程，但是没把整个过程描绘出来，好，跟着我走吧，let you know！

 

 

我们先回顾一下这个图，Driver Program是我们写的那个程序，它的核心是SparkContext，回想一下，从api的使用角度，RDD都必须通过它来获得。

下面讲一讲它所不为认知的一面，它和其它组件是如何交互的。

Driver向Master注册Application过程

SparkContext实例化之后，在内部实例化两个很重要的类，DAGScheduler和TaskScheduler。

在standalone的模式下，TaskScheduler的实现类是TaskSchedulerImpl，在初始化它的时候SparkContext会传入一个SparkDeploySchedulerBackend。

在SparkDeploySchedulerBackend的start方法里面启动了一个AppClient。

 val command = Command("org.apache.spark.executor.CoarseGrainedExecutorBackend", args, sc.executorEnvs, 
　　　　　　　　　　　　classPathEntries, libraryPathEntries, extraJavaOpts)
    val sparkHome = sc.getSparkHome()
    val appDesc = new ApplicationDescription(sc.appName, maxCores, sc.executorMemory, command,
      　　　　　　　　　　　sparkHome, sc.ui.appUIAddress, sc.eventLogger.map(_.logDir))
    client = new AppClient(sc.env.actorSystem, masters, appDesc, this, conf)
    client.start()

maxCores是由参数spark.cores.max来指定的，executorMemoy是由spark.executor.memory指定的。

AppClient启动之后就会去向Master注册Applicatoin了，后面的过程我用图来表达。

 

 

上面的图中涉及到了三方通信，具体的过程如下：

1、Driver通过AppClient向Master发送了RegisterApplication消息来注册Application，Master收到消息之后会发送RegisteredApplication通知Driver注册成功，Driver的接收类还是AppClient。

2、Master接受到RegisterApplication之后会触发调度过程，在资源足够的情况下会向Woker和Driver分别发送LaunchExecutor、ExecutorAdded消息。

3、Worker接收到LaunchExecutor消息之后，会执行消息中携带的命令，执行CoarseGrainedExecutorBackend类(图中仅以它继承的接口ExecutorBackend代替)，执行完毕之后会发送ExecutorStateChanged消息给Master。

4、Master接收ExecutorStateChanged之后，立即发送ExecutorUpdated消息通知Driver。

5、Driver中的AppClient接收到Master发过来的ExecutorAdded和ExecutorUpdated后进行相应的处理。

6、启动之后的CoarseGrainedExecutorBackend会向Driver发送RegisterExecutor消息。

7、Driver中的SparkDeploySchedulerBackend（具体代码在CoarseGrainedSchedulerBackend里面）接收到RegisterExecutor消息，回复注册成功的消息RegisteredExecutor给ExecutorBackend，并且立马准备给它发送任务。

8、CoarseGrainedExecutorBackend接收到RegisteredExecutor消息之后，实例化一个Executor等待任务的到来。

1、资源的调度

好，在我们讲完了整个注册Application的通信过程之后，其中一个比较重要的地方是它的调度这块，它是怎么调度的？这也是我在前面为什么那么强调maxCores和executorMemoy的原因。

1、先调度Driver，再调度Application。

2、它的调度Application的方式是先进先出，所以就不要奇怪为什么你的App总得不到调度了，就像去北京的医院看病，去晚了号就没了，是一个道理。

3、Executor的分配方式有两种，一种是倾向于把任务分散在多个节点上，一种是在尽量少的节点上运行，由参数spark.deploy.spreadOut参数来决定的，默认是true，把任务分散到多个节点上。

遍历所有等待的Application，给它分配Executor运行的Worker，默认分配方式如下：

1、先从workers当中选出内存大于executorMemoy的worker，并且按照空闲cpu数从大到小的顺序来排序。

2、遍历worker，从可用的worker分配需要的cpu数，每个worker提供一个cpu核心，直到cpu数不足或者maxCores分配完毕。

3、给选出来的worker发送任务，让它们启动Executor，每个Executor占用的内存是我们设定的executorMemoy。

资源调度的过程大体是这样的，说到这里有些童鞋在有点儿疑惑了，那我们任务调度里面FIFO/FAIR调度是在哪里用的？任务调度器调度的不是Application，而是你的代码里面被解析出来的所有Task，这在上一章当中有提到。

基于这个原因，在共用SparkContext的情况下，比如Shark、JobServer什么的，任务调度器的作用才会明显。

2、Driver向Executor发布Task过程

下面我们讲一讲Driver向Executor发布Task过程，这在上一章是讲过的，现在把图给大家放出来了。

 

 

1、Driver程序的代码运行到action操作，触发了SparkContext的runJob方法。

2、SparkContext比较懒，转手就交给DAGScheduler。

3、DAGScheduler把Job划分stage，然后把stage转化为相应的Tasks，把Tasks交给TaskScheduler。

4、通过TaskScheduler把Tasks添加到任务队列当中，转手就交给SchedulerBackend了。

5、调度器给Task分配执行Executor，ExecutorBackend负责执行Task了。

补充：ExecutorBackend执行Task，是通过它内部的Executor来执行的，Executor内部有个线程池，new了一个TaskRunner交给线程池了。

3、Task状态更新

Task执行是通过TaskRunner来运行，它需要通过ExecutorBackend和Driver通信，通信消息是StatusUpdate：

1、Task运行之前，告诉Driver当前Task的状态为TaskState.RUNNING。

2、Task运行之后，告诉Driver当前Task的状态为TaskState.FINISHED，并返回计算结果。

3、如果Task运行过程中发生错误，告诉Driver当前Task的状态为TaskState.FAILED，并返回错误原因。

4、如果Task在中途被Kill掉了，告诉Driver当前Task的状态为TaskState.FAILED。

下面讲的是运行成功的状态，具体过程以文字为主。

 

 

1、Task运行结束之后，调用ExecutorBackend的statusUpdate方法，把结果返回。结果超过10M，就把结果保存在blockManager处，返回blockId，需要的时候通过blockId到blockManager认领。

2、ExecutorBackend直接向Driver发送StatusUpdate返回Task的信息。

3、Driver（这里具体指的是SchedulerBackend）接收到StatusUpdate消息之后，调用TaskScheduler的statusUpdate方法，然后准备给ExecutorBackend发送下一批Task。

4、TaskScheduler通过TaskId找到管理这个Task的TaskSetManager（负责管理一批Task的类），从TaskSetManager里面删掉这个Task，并把Task插入到TaskResultGetter（负责获取Task结果的类）的成功队列里。

5、TaskResultGetter获取到结果之后，调用TaskScheduler的handleSuccessfulTask方法把结果返回。

6、TaskScheduler调用TaskSetManager的handleSuccessfulTask方法，处理成功的Task。

7、TaskSetManager调用DAGScheduler的taskEnded方法，告诉DAGScheduler这个Task运行结束了，如果这个时候Task全部成功了，就会结束TaskSetManager。

8、DAGScheduler在taskEnded方法里触发CompletionEvent事件，CompletionEvent分ResultTask和ShuffleMapTask来处理。

　　1）ResultTask：

job的numFinished加1，如果numFinished等于它的分片数，则表示任务该Stage结束，标记这个Stage为结束，最后调用JobListener（具体实现在JobWaiter）的taskSucceeded方法，把结果交给resultHandler（经过包装的自己写的那个匿名函数）处理，如果完成的Task数量等于总任务数，任务退出。

　　2）ShuffleMapTask：

　　　（1）调用Stage的addOutputLoc方法，把结果添加到Stage的outputLocs列表里。

　　　（2）如果该Stage没有等待的Task了，就标记该Stage为结束。

　　　（3）把Stage的outputLocs注册到MapOutputTracker里面，留个下一个Stage用。

　　　（4）如果Stage的outputLocs为空，表示它的计算失败，重新提交Stage。

　　   （5）找出下一个在等待并且没有父亲的Stage提交。