Spark简单介绍(二)

作者: Alukar | 来源:发表于2018-06-22 22:01 被阅读6次

    spark是什么? 

    spark开源的类Hadoop MapReduce的通用的并行计算框架 

    spark基于map reduce算法实现的分布式计算 

    拥有Hadoop MapReduce所具有的优点 

    但不同于MapReduce的是Job中间输出和结果可以保存在内存中 

    从而不再需要读写HDFS

    从上面的官方解释中我们可以得到的信息时,spark是一套并行计算的框架,并且性能要比hadoop的map-reduce好

    那么到底性能比较好是体现在哪里呢

    基于内存的处理是spark速度快的原因之一

    还有一个很重要的因素就是DAG 

    DAG,有向无循环图 

    spark的任务可以分为数据转换和获得结果两步 

    在获得计算结果之前的操作,都是不执行的,而是根据这些步骤画成一张DAG 

    到真正要结果的时候才会执行这些计算,拿到计算结果 

    熟悉hadoop mr模型的人都知道,在mr任务中,每次步骤都会读取HDFS,也就是I/O操作,而一般来说,在数据转换操作过程中产生的中间数据我们是不需要保存在磁盘的(当然这么做的原因也有容错性的因素) 

    和spark一对比,mr的速度当然被爆10086条大街

    另外一个原因就是spark的容错处理机制,在hadoop中一旦某个执行步骤出现问题,那么之前的所有操作都要重新计算。在spark中则只要重新执行出错的步骤即可

    简单来说,可以将spark看成是一个开发分布式并行计算程序的SDK,通过spark生态圈提供的各种API来进行开发

    spark生态圈大致如下图: 

    从图中左下角可以看出,spark既可以直接对hadoop的hdfs进行操作,也能在Amazon的S3上运行 

    spark和hadoop的关系其实是十分紧密的,它可以在hadoop中和传统的mr任务并存,共享数据信息等

    一句话概括spark生态圈的组件

    SparkStreaming:一个对实时数据流进行高通量、容错处理的流式处理系统,可以对多种数据源(如Kdfka、Flume、Twitter、 Zero和TCP 套接字)进行类似map、reduce、join、window等复杂操作

    SharkSQL:可以将hive的sql语句在spark上执行

    BlinkDB:一个在速度和精度上做抉择的交互式查询系统,用户查询的时候可以选择查询的速度或者精度,二者选一

    MLbase/MLlib:MLlib是Spark实现一些常见的机器学习算法和实用程序,包括分类,回归,聚类,协同过滤,降维,以及底层优化。

    GraphX:基于Spark的图处理和图并行计算API

    spark生态圈的各个组件计算都是以一种名为RDD的数据结构为基础的 

    首先RDD是一种数据结构,根据不同的使用场景,如实时流处理或者批处理都会生成不同的RDD模型 

    但是各种RDD模型之间都有互相转换的方式,也就是说,spark各个组件之间处理的数据都可以很方便的进行交流互换 

    RDD将各个组件融合在spark平台上(不同的组件提供不同的功能,根据需求组合组件处理问题)使得spark能够适用于各种大数据场合 

    spark RDD之间存在着明确的依赖关系,一旦某个环节发生错误,可以根据这种依赖找到错误的父节点来进行重新操作,所以spark在容错性方面十分强大

    Spark生态圈以Spark为核心、以RDD为基础,打造了一个基于内存计算的大数据平台,为人们提供了all-in-one的数据处理方案。人们可以 根据不同的场景使用spark生态圈的多个产品来解决应用,而不是使用多个隔离的系统来满足场景需求。

    众所周知,在大数据的实时流处理方面storm一直是一个热点,那么和spark的streaming相比如何呢? 

    storm的亮点在与处理延迟是毫秒级别的,而吞吐量不高 

    spark streaming则是高吞吐量,处理延迟是秒级的 

    两者可以使一种互补的关系

    上面说过spark任务的容错处理 

    那么如果spark集群中有节点罢工了怎么办? 

    如果是master主节点挂了怎么办?

    对于第一个问题,如果有slave node在工作环境中当掉了,master对起一个新的节点来进行同样的工作,哪个节点先完成任务就采用哪个节点,那么master是如何知道slave node的状态呢?–心跳机制,相信熟悉hadoop的人对心跳机制不会陌生

    至于第二个问题,很多人都会想到HA,其实很简单,zookeeper 

    zookeeper框架可以保证master节点的安全容错性,并且可以同步数据

    现在大家知道spark是基于内存来进行计算的,但是在spark集群中,一个集群一起执行一个任务,那么这个集群之间每台机器是如何共享内存的??–Tachyon可以做到这一点

    一、Spark是什么

    1、与Hadoop的关系

    如今Hadoop已经不能狭义地称它为软件了,Hadoop广泛的说可以是一套完整的生态系统,可以包括HDFS、Map-Reduce、HBASE、HIVE等等。。

    而Spark是一个计算框架,注意,是计算框架 

    其可以运行在Hadoop之上,绝大部分情况下是基于HDFS

    说代替Hadoop其实是代替Hadoop中的Map-Reduce,用来解决Map-Reduce带来的一些问题

    更具体地讲,Spark是基于内存的 大数据并行计算框架,可以完美的融入到Hadoop的生态系统中去

    而既然是分布式框架必须要解决的两个问题: 

    1、可扩展性 

    2、容错性

    Spark是如何解决这两个问题待之后整理发布

    2、相对于Map-Reduce的迭代模型,Spark的计算模型有何优缺点?

    优势: 

    (1)基于内存,计算速度快 

    迭代过程中,通过RDD算子生产DAG图的方式,无须将中间数据写入磁盘中

    (2)DAG图的执行策略 

    只有Action操作才会触发执行Job,记录了每个Job的执行流程,形成Lineage和划分Stage等

    (3)使用AKKA作为事件驱动来调度任务,开销小

    (4)全栈支持

    缺陷: 

    (1)机器配置要求比Map-Reduce高 

    (2)牺牲硬件提高性能

    3、Spark能带来什么?

    (1)全栈多计算范式,不仅仅只是简单的Map-Reduce操作,SQL查询、流计算、机器学习、图算法 

    这里有你想要的一切~

    (2)轻量级快速处理:基于内存

    (3)支持多语言,丰富的算子,允许在Shell中进行交互式计算,像书写单机程序一样书写分布式程序(这就是Spark诞生的目的)

    (4)与HDFS等存储层兼容,可以独立运行,可以运行与Yarn等集群管理系统,可以读取和使用任何Hadoop数据

    没天理了~

    二、Spark生态系统BDAS(数据分析栈)

    Spark也可以脱离Hadoop而存在,它也有自己的生态系统 

    主要的组件如下列表:

    1、核心框架为Spark 

    提供分布式编程框架 

    提供除了MR之外的丰富算子以及计算模型 

    将分布式数据抽象为弹性分布式数据集(RDD)

    2、结构化数据SQL查询和分析引擎Spark SQL 

    可直接执行SQL语句 

    可执行Spark SQL提供的丰富的API 

    基于RDD操作

    3、分布式机器学习库Mllib

    4、并行图计算框架GraphX

    5、流计算框架Spark Streaming 

    将实时数据按照指定时间片划分为流数据

    6、近似计算查询引擎BlinkDB 

    交互式SQL的近似查询 

    允许用户在查询精确度和查询响应时间之间做出权衡

    7、内存分布式文件系统Tachyon 

    内存中的HDFS

    8、资源管理框架Mesos 

    提供类似Yarn的功能

    9、1.4新特性SparkR

    三、Spark构架

    1、构架组成

    Spark集群中一些核心概念:

    (1)Master 

    集群中含有Master进程的节点 

    负责集群的协作和管理 

    本身不参与计算任务 

    在Yarn上运行时表现为ResourceManager

    (2)Slaves 

    集群中含有Worker进程的节点 

    接受Master命令和进行状态汇报 

    Worker本身并不是处理计算任务的 

    在Yarn上运行时表现为NodeManager

    (3)Driver 

    负责控制Client提交的任务的执行 

    执行程序的main函数并创建SparkContext 

    分发Task到具体的Worker上的Executor 

    分发任务执行所需要的file和jar包(序列化后)给Worker节点

    (4)SparkContext:整个应用的上下文,控制应用的生命周期 

    RDD:基本计算单元,提供丰富的算子,一组RDD可执行成DAG图 

    DAGScheduler:输入DAG图,根据RDD之间的依赖关系划分为Stages输出 

    TaskScheduler:输入Stages,将其划分为更小的Task分发给具体的Executor执行 

    SparkEnv:存储运行时的重要组件的引用,包括: 

    =>MapOutPutTracker:负责Shuffle元信息的存储 

    =>Broadcastmanager:负责广播变量的控制与元信息的存储 

    =>BlockManager:负责存储管理、创建和查找块 

    =>MetricsSystem:监控运行时性能指标信息 

    => SparkConf:负责存储配置信息

    (5)Client 

    用户提交任务的工具

    2、Spark执行任务流程(简略版)

    (1)Client提交应用 

    (2)Master找到Worker并启动Driver 

    (3)Driver向Master申请资源 

    (4)操作RDD形成DAG图交给DAGScheduler 

    (5)DAGScheduler将DAG图划分为Stages输出给TaskScheduler 

    (6)TaskScheduler划分Task分发给Worker节点上的Executor执行

    四、 Spark分布式构架与单核构架的异同 

    基本概念: 

    (1)Spark是分布式计算框架 

    (2)在上面可以编写分布式程序和软件

    编写分布式程序需要注意的点: 

    内存和磁盘共享问题

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