Spark:Master High Availability（HA）高可用配置的2种实现

Spark Standalone集群是Master-Slaves架构的集群模式，和大部分的Master-Slaves结构集群一样，存在着Master单点故障的问题。如何解决这个单点故障的问题，Spark提供了两种方案：

• 基于文件系统的单点恢复(Single-Node Recovery with Local File System)
• 基于zookeeper的Standby Masters(Standby Masters with ZooKeeper)

ZooKeeper提供了一个Leader Election机制，利用这个机制可以保证虽然集群存在多个Master，但是只有一个是Active的，其他的都是Standby。当Active的Master出现故障时，另外的一个Standby Master会被选举出来。由于集群的信息，包括Worker， Driver和Application的信息都已经持久化到文件系统，因此在切换的过程中只会影响新Job的提交，对于正在进行的Job没有任何的影响。加入ZooKeeper的集群整体架构如下图所示。

本文的测试是在Spark0.9.0 Standalone ，同样适用于Spark1.0.0 Standalone 以上版本。

1.基于文件系统的单点恢复
主要用于开发或测试环境。当spark提供目录保存spark Application和worker的注册信息，并将他们的恢复状态写入该目录中，这时，一旦Master发生故障，就可以通过重新启动Master进程（sbin/start-master.sh），恢复已运行的spark Application和worker的注册信息。
基于文件系统的单点恢复，主要是在spark-env里对SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS设置：

System property	Meaning
spark.deploy.recoveryMode	Set to FILESYSTEM to enable single-node recovery mode (default: NONE).（设成FILESYSTEM ， 缺省值为NONE）
spark.deploy.recoveryDirectory	The directory in which Spark will store recovery state, accessible from the Master's perspective.（Spark 保存恢复状态的目录）

可以考虑使用NFS的共享目录来保存Spark恢复状态。 

1.1配置

[root@bigdata001 spark]# vi conf/spark-env.sh

添加property

export SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS="-Dspark.deploy.recoveryMode=FILESYSTEM -Dspark.deploy.recoveryDirectory=/nfs/spark/recovery"

1.2测试

1.启动Spark Standalone集群：[root@bigdata001 spark]# ./sbin/start-all.sh 

2.启动一个spark-shell客户端并做部分操作后，然后用sbin/stop-master.sh杀死Master进程

[root@bigdata003 spark]# MASTER=spark://bigdata001:7077 bin/spark-shell

[root@bigdata001 spark]# ./sbin/stop-master.sh

3.测试结果：可以在bigdata003看到information，连接不上master。

14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Connection to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077 failed; waiting for master to reconnect...
14/08/26 13:54:01 WARN SparkDeploySchedulerBackend: Disconnected from Spark cluster! Waiting for reconnection...
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Connection to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077 failed; waiting for master to reconnect...
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Could not connect to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077: akka.remote.EndpointAssociationException: Association failed with [akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077]

4.重新启动一下master，可以恢复正常：

[root@bigdata001 spark]# ./sbin/start-master.sh 

2.Standby Masters with ZooKeeper

用于生产模式。其基本原理是通过zookeeper来选举一个Master，其他的Master处于Standby状态。

将Standalone集群连接到同一个ZooKeeper实例并启动多个Master，利用zookeeper提供的选举和状态保存功能，可以使一个Master被选举，而其他Master处于Standby状态。如果现任Master死去，另一个Master会通过选举产生，并恢复到旧的Master状态，然后恢复调度。整个恢复过程可能要1-2分钟。

注意：

• 这个过程只会影响新Application的调度，对于在故障期间已经运行的 application不会受到影响。
• 因为涉及到多个Master，所以对于应用程序的提交就有了一点变化，因为应用程序需要知道当前的Master的IP地址和端口。这种HA方案处理这种情况很简单，只需要在SparkContext指向一个Master列表就可以了，如spark://host1:port1,host2:port2,host3:port3，应用程序会轮询列表。

该HA方案使用起来很简单，首先启动一个ZooKeeper集群，然后在不同节点上启动Master，注意这些节点需要具有相同的zookeeper配置（ZooKeeper URL 和目录）。

System property	Meaning
spark.deploy.recoveryMode	Set to ZOOKEEPER to enable standby Master recovery mode (default: NONE).
spark.deploy.zookeeper.url	The ZooKeeper cluster url (e.g., 192.168.1.100:2181,192.168.1.101:2181).
spark.deploy.zookeeper.dir	The directory in ZooKeeper to store recovery state (default: /spark).

 Master可以在任何时候添加或移除。如果发生故障切换，新的Master将联系所有以前注册的Application和Worker告知Master的改变。

注意：不能将Master定义在conf/spark-env.sh里了，而是直接在Application中定义。涉及的参数是 export SPARK_MASTER_IP=bigdata001，这项不配置或者为空。否则，无法启动多个master。

2.1 配置

[root@bigdata001 spark]# vi conf/spark-env.sh

添加Property

#ZK HA
export SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS="-Dspark.deploy.recoveryMode=ZOOKEEPER -Dspark.deploy.zookeeper.url=bigdata001:2181,bigdata002:2181,bi
gdata003:2181 -Dspark.deploy.zookeeper.dir=/spark"

2.2 测试

1.前提：zookeeper集群已经启动。

2.关闭集群后，重新启动spark集群：

[root@bigdata001 spark]# ./sbin/stop-all.sh  
[root@bigdata001 spark]# ./sbin/start-all.sh 

3.在另一个节点上，启动新的master：[root@bigdata002 spark]# ./sbin/start-master.sh 

4.查看Web UI:http://bigdata001:8081/

5.启动一个spark-shell客户端：[root@bigdata003 spark]# MASTER=spark://bigdata001:7077,bigdata002:7077 bin/spark-shell

MASTER is spark://bigdata001:7077,bigdata002:7077=-====
-----------------------/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar:/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar:/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar:/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar::/src/java/target/mesos-0.19.0.jar:/src/java/target/mesos-0.19.0.jar:/root/spark/conf:/root/spark/assembly/target/scala-2.10/spark-assembly-0.9.0-incubating-hadoop2.2.0.jar
*********RUNNER=/home/zjw/jdk1.7/jdk1.7.0_51//bin/java
*********CLASSPATH=/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar:/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar:/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar:/home/zjw/tachyon/tachyon-0.4.1/target/tachyon-0.4.1-jar-with-dependencies.jar::/src/java/target/mesos-0.19.0.jar:/src/java/target/mesos-0.19.0.jar:/root/spark/conf:/root/spark/assembly/target/scala-2.10/spark-assembly-0.9.0-incubating-hadoop2.2.0.jar
*********JAVA_OPTS=-Dspark.executor.uri=hdfs://192.168.1.101:8020/user/spark/spark-0.9.2.tar.gz -Dspark.akka.frameSize=20   -Djava.library.path= -Xms512m -Xmx512m

6.停掉正在service的Master：[root@bigdata001 spark]# ./sbin/stop-master.sh

 spark-shell输出如下信息：用sbin/stop-master.sh杀死bigdata001 的Master进程，这时saprk-shell花费了30秒左右的时候切换到bigdata002 上的Master了。

14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Connection to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077 failed; waiting for master to reconnect...
14/08/26 13:54:01 WARN SparkDeploySchedulerBackend: Disconnected from Spark cluster! Waiting for reconnection...
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Connection to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077 failed; waiting for master to reconnect...
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Could not connect to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077: akka.remote.EndpointAssociationException: Association failed with [akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077]
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Connection to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077 failed; waiting for master to reconnect...
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Could not connect to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077: akka.remote.EndpointAssociationException: Association failed with [akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077]
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Connection to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077 failed; waiting for master to reconnect...
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Could not connect to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077: akka.remote.EndpointAssociationException: Association failed with [akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077]
14/08/26 13:54:01 WARN AppClient$ClientActor: Connection to akka.tcp://sparkMaster@bigdata001:7077 failed; waiting for master to reconnect...
14/08/26 13:54:30 INFO AppClient$ClientActor: Master has changed, new master is at spark://bigdata002:7077

7.查看UI监控器，这是Active Master是bigdata002。正在运行的Application资源没发生变化。

http://bigdata002:8082/

设计理念
      为了解决Standalone模式下的Master的SPOF，Spark采用了ZooKeeper提供的选举功能。Spark并没有采用ZooKeeper原生的Java API，而是采用了Curator，一个对ZooKeeper进行了封装的框架。采用了Curator后，Spark不用管理与ZooKeeper的连接，这些对于Spark来说都是透明的。Spark仅仅使用了100行代码，就实现了Master的HA。

进阶源码学习：Spark技术内幕：Master基于ZooKeeper的High Availability（HA）源码实现

参考资料：

http://www.cnblogs.com/hseagle/p/3673147.html

https://spark.apache.org/docs/0.9.0/spark-standalone.html#standby-masters-with-zookeeper