大数据开发：Spark静态内存管理解析

Spark采取基于内存计算的模式，很大程度上来说，对于提升计算效率的效果是显著的，但是同时也带来了对内存管理的更高要求。Spark对内存的管理，有静态和动态之分。今天的大数据开发分享，我们就主要来讲讲，Spark静态内存管理解析。

spark从1.6开始引入了动态内存管理模式，即执行内存和存储内存之间可以互相抢占。spark提供两种内存分配模式：静态内存管理和动态内存管理。

一、内存空间分配

在Spark最初采用的静态内存管理机制下，存储内存、执行内存和其他内存的大小在Spark应用程序运行期间均为固定的，但用户可以应用程序启动前进行配置，堆内内存的分配如下图所示：

默认情况下，spark内存管理采用unified模式，如果要开启静态内存管理模式。将Spark.memory.useLegacyMode参数调为true(默认为false)。

当调整该参数以后，从SparkEnv.scala中可知，如果为true，内存管理调用静态内存类(StaticMemoryManager)。反之，内存管理采用统一内存管理类(UnifiedMemoryManager)。

二、Execution内存

可用的Execution内存

用于shuffle聚合内存，取决于joins，sorts，aggregations等过程中频繁的IO需要的Buffer临时数据存储。

简单来说，spark在shuffle write的过程中，每个executor会将数据写到该executor的物理磁盘上，下一个stage的task会去上一个stage拉取其需要处理的数据，并且是边拉取边进行处理的（和MapReduce的拉取合并数据基本一样），这个时候会用一个aggregate的数据结构，比如hashmap边拉取数据边进行聚合。这部分内存就被称做execution内存。

从getMaxExecutironMemory方法可知，每个executor分配给execution的内存为：Execution Memory=systemMaxMemory*memoryFraction(默认0.2)*safetyFraction(默认0.8)，默认为executor最大可用内存*0.16。

Execution内存在运行时会被分配给运行在JVM上的task。这里不同的是，分配给每个task的内存并不是固定的，而是动态的。spark不是一上来就分配固定大小的内存块给task，而是允许一个task占据JVM所有execution内存。

每个JVM上的task可以最多申请至多1/N的execution内存（N为active task的个数，由spark.executor.cores指定）。如果task的申请没有被批准，它会释放一部分内存，并且下次申请的时候，它会申请更小的一部分内存。

预留内存

Spark之所以有一个SafetyFraction这样的参数，是为了避免潜在的OOM。例如，进行计算时，有一个提前未预料到的比较大的数据，会导致计算时间延长甚至OOM，safetyFraction为storage和execution都提供了额外的buffer以防止此类的数据倾斜。这部分内存叫做预留内存。

三、Storage内存

可用的Storage内存

该部分内存用作对RDD的缓存（如调用cache，persist等方法），节点间传输的广播变量。

从StaticMemoryManager的单例对象中可知，最后为每个executor分配到的关于storage的内存：

StorageMemory=systemMaxMemory*storageMemoryFraction(默认0.6)*safetyFraction(默认为0.9)=0.54，

也就是说默认分配executor最大可用内存的*0.54。

预留内存

同Execution内存中的预留部分。

Unroll

unroll是storage中比较特殊的一部分，它默认占据总内存的20%。

BlockManager是spark自己实现的内部分布式文件系统，BlockManager接受数据（可能从本地或者其他结点）的时候是以iterator的形式，并且这些数据有序列化和非序列化的。需要注以下两点：

a)iterator在物理内存上是不连续的，如果后续spark要把数据装载进内存的话，就需要把这些数据放进一个array(物理上连续)。

b)另外，序列化数据需要进行展开，如果直接展开序列化的数据，会造成OOM，所以，BlockManager会逐渐的展开这个iterator，并逐渐检查内存里是否还有足够的空间用来展开数据放进array里。

unroll的优先级还是比较高的，它使用的内存空间可以从storage中借用，如果在storage中没有现存的数据block，它甚至可以占据整个storage空间。如果storage中有数据block，它可以最大dro。

关于大数据开发，Spark静态内存管理解析，以上就为大家做了简单的介绍了。Spark静态内存管理和动态内存管理是息息相关的两个部分，动态内存管理的部分，接下来也会做相应讲解。