[Spark内核] 第40课：CacheManager彻底解密：CacheManager运行原理流程图和源码详解

本课主题 

• CacheManager 运行原理图
• CacheManager 源码解析

CacheManager 运行原理图

[下图是CacheManager的运行原理图]

首先 RDD 是通过 iterator 来进行计算：

• CacheManager 会通过 BlockManager 从 Local 或者 Remote 获取数据直接通过 RDD 的 compute 进行计算，有可能需要考虑 checkpoint;
• 通过 BlockManager 首先从本地获取数据，如果获得不到数据的话会从远程获取数据
• 首先检查看当前的 RDD 是否进行了 CheckPoint ，如果进行了话就直接读取 checkpoint 的数据，否则的话就必需进行计算；因为此时 RDD 需要缓存，所以计算如果需要通过 BlockManager 再次进行持久
• 如果持久化的时候只是缓存到磁盘中，就直接使用 BlockManager 的 doPut 方法写入磁盘即可(需要考虑 Replication)。
• 如果指定了内存做缓存的话，优先保存到内存中，此时会使用MemoryStore.unrollSafely 方法来尝试安全的将数据保存在内存中，如果内存不够的话，会使用一个方法来整理一部份内存空间，然后基于整理出来的内存空间放入我们想缓存的最新数据；
• 直接通过 RDD 的 compute 进行计算，有可能需要考虑 checkpoint;

  

CacheManager 源码解析 

1. CacheManager 管理的是缓存中的数据，缓存可以是基于内存的缓存，也可以是基于磁盘的缓存；
2. CacheManager 需要通过 BlockManager 来操作数据；
3. 每当 Task 运行的时候会调用 RDD 的 Compute 方法进行计算，而 Compute 方法会调用 iterator 方法；
   [下图是 MapPartitionRDD.scala 的 compute 方法]
   
   这个方法是 final 级别不能覆写但可以被子类去使用，可以看见 RDD 是优先使用内存的，这个方法很关键！！如果存储级别不等于 NONE 的情况下，程序会先找 CacheManager 获得数据，否则的话会看有没有进行 Checkpoint
   [下图是 RDD.scala 的 iterator 方法]
   
   以下是 Spark 中的 StorageLevel
   [下图是 StorageLevel.scala 的 StorageLevel 对象]
   
   
4. Cache 在工作的时候会最大化的保留数据，但是数据不一定绝对完整，因为当前的计算如果需要内存空间的话，那么内存中的数据必需让出空间，这是因为执行比缓存重要！此时如何在RDD 持久化的时候同时指定了可以把数据放左Disk 上，那么部份 Cache 的数据可以从内存转入磁盘，否则的话，数据就会丢失！
   假设现在 Cache 了一百万个数据分片，但是我下一个步骤计算的时候，我需要内存，思考题：你觉得是我现在需要的内存重要呢，还是你曾经 Cache 占用的空间重要呢？亳无疑问，肯定是现在计算重要。所以 Cache 占用的空间需要从内存中除掉，如果你程序的 StorageLevel 是 MEMEORY_AND_DISK 的话，这时候在内存可能是 Drop 到磁盘上，如果你程序的 StorageLevel 是 MEMEORY_ONLY 的话，那就会出去数据丢失的情况。
   你进行Cache时，BlockManager 会帮你进行管理，我们可以通过 Key 到 BlockManager 中找出曾经缓存的数据。
   [下图是 CacheManager.scala 的 getOrCompute 方法]
   
   [下图是 CacheManager.scala 的 getOrCompute 方法内部具体的实现]
   
   如果有 BlockManager.get() 方法没有返回任何数据，就调用 acquireLockForPartition 方法，因为会有可能多条线程在操作数据，Spark 有一个东西叫慢任务StraggleTask 推迟，StraggleTask 推迟的时候一般都会运行两个任务在两台机器上，你可能在你当前机器上没有发现这个内容，同时有远程也没有发现这个内容，只不过在你返回的那一刻，别人已经算完啦！
   [下图是 CacheManager.scala 的 getOrCompute 方法内部具体的实现]
   
   [下图是 CacheManager.scala 的 getOrCompute 方法内部具体的实现]
   
   最后还是通过 BlockManager.get 来获得数据
   [下图是 CacheManager.scala 的 acquireLockForPartition 方法]
   
5. 具体 CacheManager 在获得缓存数据的时候会通过 BlockManager 来抓到数据，优先在本地找数据或者的话就远程抓取数据。
   [下图是 BlockManager.scala 的 get 方法]
   
   BlockManger.getLocal 然后转过来调用 doGetLocal 方法，在 doGetLocal 的实现中看到缓存其实不竟竟在内存中，可以在内存、磁盘、也可以在 OffHeap (Tachyon) 中
   [下图是 BlockManager.scala 的 getLocal 方法]
   
6. 在第5步调用了 getLocal 方法后转过调用了 doGetLocal
   [下图是 BlockManager.scala 的 doGetLocal 方法]
   
   
   
   
   
   
   
7. 在第5步中如果本地没有缓存的话就调用 getRemote 方法从远程抓取数据
   [下图是 BlockManager.scala 的 getRemote 方法]
   
   
   
8. 如果 CacheManager 没有通过 BlockManager 获得缓存内容的话，其实会通过 RDD 的 computeOrReadCheckpoint 方法来获得数据。
   [下图是 RDD.scala 的 computeOrReadChcekpoint 方法]
   
   上述首先检查看当前的 RDD 是否进行了 Checkpoint ，如果进行了话就直接读取 checkpoint 的数据，否则的话就必需进行计算； Checkpoint 本身很重要；计算之后通过 putInBlockManager 会把数据按照 StorageLevel 重新缓存起来。
   [下图是 CacheManager.scala 的 putInBlockManager 方法]
   
   
   
9. 你如果把数据缓存在内存中，你需要注意的是内存空间够不够，此时会调用 memoryStore 中的 unrollSafety 方法，里面有一个循环在内存中放数据。
   [下图是 MemoryStore.scala 中的 unrollSafely 方法]
   
   

 

參考資料 

资料来源来至 DT大数据梦工厂 大数据传奇行动 第40课：CacheManager彻底解密：CacheManager运行原理流程图和源码详解

Spark源码图片取自于 Spark 1.6.0版本