Spark核心编程（4）–Spark运行架构
4.1 运行架构
Spark 框架的核心是一个计算引擎，整体来说，它采用了标准 master-slave 的结构
4.2核心组件
Spark 框架有两个核心组件：
4.2.1 Driver
Spark 驱动器节点，用于执行 Spark 任务中的 main 方法，负责实际代码的执行工作。
Driver 在 Spark 作业执行时主要负责：
- 将用户程序转化为作业（job）
- 在 Executor 之间调度任务(task)
- 跟踪 Executor 的执行情况
- 通过 UI 展示查询运行情况
实际上，我们无法准确地描述 Driver 的定义，因为在整个的编程过程中没有看到任何有关 Driver 的字眼。所谓的 Driver 就是驱使整个应用运行起来的程序，也称之为 Driver 类。
4.2.2 Executor
Spark Executor 是集群中工作节点（Worker）中的一个 JVM 进程，负责在 Spark 作业中运行具体任务（Task），任务彼此之间相互独立。Spark 应用启动时，Executor 节点被同时启动，并且始终伴随着整个 Spark 应用的生命周期而存在。
如果有 Executor 节点发生了 故障或崩溃，Spark 应用也可以继续执行，会将出错节点上的任务调度到其他 Executor 节点上继续运行。
Executor 有两个核心功能：
- 负责运行组成 Spark 应用的任务，并将结果返回给驱动器进程
- 它们通过自身的块管理器（Block Manager）为用户程序中要求缓存的 RDD 提供内存式存储。RDD 是直接缓存在 Executor 进程内的，因此任务可以在运行时充分利用缓存 数据加速运算。
4.2.3 Master & Worker
Spark 集群的独立部署环境中，不需要依赖其他的资源调度框架，自身就实现了资源调 度的功能，所以环境中还有其他两个核心组件：Master 和 Worker.
Master : 一个进程，主要负责资源的调度和分配，并进行集群的监控等职责，类似于 Yarn 环境中的 RM。
Worker : 一个进程,一个 Worker 运行在集群中的一台服务器上，由 Master 分配资源对 数据进行并行的处理和计算，类似于 Yarn 环境中 NM。
4.2.4 ApplicationMaster
Hadoop 用户向 YARN 集群提交应用程序时,提交程序中应该包含 ApplicationMaster，用于向资源调度器申请执行任务的资源容器 Container，运行用户自己的程序任务 job，监控整个任务的执行，跟踪整个任务的状态，处理任务失败等异常情况。
ResourceManager（资源）和 Driver（计算）之间的解耦合靠的就是 ApplicationMaster。
4.3 核心概念
4.3.1 Executor与Core
Spark Executor 是集群中运行在工作节点（Worker）中的一个 JVM 进程，是整个集群中 的专门用于计算的节点。
在提交应用中，可以提供参数指定计算节点的个数，以及对应的资源。这里的资源一般指的是工作节点 Executor 的内存大小和使用的虚拟 CPU 核（Core）数 量。
应用程序相关启动参数如下：
名称 | 说明 |
–num-executors | 配置 Executor 的数量 |
–executor-memory | 配置每个 Executor 的内存大小 |
–executor-cores | 配置每个 Executor 的虚拟 CPU core 数量 |
4.3.2 并行度（Parallelism）
在分布式计算框架中一般都是多个任务同时执行，由于任务分布在不同的计算节点进行计算，所以能够真正地实现多任务并行执行，记住，这里是并行，而不是并发。这里我们将整个集群并行执行任务的数量称之为并行度。
那么一个作业到底并行度是多少呢？这个取决于框架的默认配置。应用程序也可以在运行过程中动态修改。
4.3.3 有向无环图（DAG）
这里所谓的有向无环图，并不是真正意义的图形，而是由 Spark 程序直接映射成的数据 流的高级抽象模型。简单理解就是将整个程序计算的执行过程用图形表示出来,这样更直观， 更便于理解，可以用于表示程序的拓扑结构。
DAG（Directed Acyclic Graph）有向无环图是由点和线组成的拓扑图形，该图形具有方向，不会闭环。
4.4 提交流程
所谓的提交流程，其实就是我们开发人员根据需求写的应用程序通过 Spark 客户端提交给 Spark 运行环境执行计算的流程。下图是基于Yarn环境的。
Spark 应用程序提交到 Yarn 环境中执行的时候，一般会有两种部署执行的方式：Client 和 Cluster。两种模式主要区别在于：Driver 程序的运行节点位置。
4.2.1 Yarn Client 模式
Client 模式将用于监控和调度的 Driver 模块在客户端执行，而不是在 Yarn 中，所以一 般用于测试。
- Driver 在任务提交的本地机器上运行
- Driver 启动后会和 ResourceManager 通讯申请启动 ApplicationMaster
- ResourceManager 分配 container，在合适的 NodeManager 上启动 ApplicationMaster，负责向 ResourceManager 申请 Executor 内存
- ResourceManager 接到 ApplicationMaster 的资源申请后会分配 container，然后 ApplicationMaster 在资源分配指定的 NodeManager 上启动 Executor 进程
- Executor 进程启动后会向 Driver 反向注册，Executor 全部注册完成后 Driver 开始执行 main 函数
- 之后执行到 Action 算子时，触发一个 Job，并根据宽依赖开始划分 stage，每个 stage 生成对应的 TaskSet，之后将 task 分发到各个 Executor 上执行。
4.2.2 Yarn Cluster 模式
Cluster 模式将用于监控和调度的 Driver 模块启动在 Yarn 集群资源中执行。一般应用于实际生产环境。
- 在 YARN Cluster 模式下，任务提交后会和 ResourceManager 通讯申请启动 ApplicationMaster
- 随后 ResourceManager 分配 container，在合适的 NodeManager 上启动 ApplicationMaster， 此时的 ApplicationMaster 就是 Driver
- Driver 启动后向 ResourceManager 申请 Executor 内存，ResourceManager 接到 ApplicationMaster 的资源申请后会分配 container，然后在合适的 NodeManager 上启动 Executor 进程
- Executor 进程启动后会向 Driver 反向注册，Executor 全部注册完成后 Driver 开始执行 main 函数
- 之后执行到 Action 算子时，触发一个 Job，并根据宽依赖开始划分 stage，每个 stage 生 成对应的 TaskSet，之后将 task 分发到各个 Executor 上执行
