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  • Spark源码分析之二:Job的调度模型与运行反馈

     在《Spark源码分析之Job提交运行总流程概述》一文中,我们提到了,Job提交与运行的第一阶段Stage划分与提交,可以分为三个阶段:

            1、Job的调度模型与运行反馈;

            2、Stage划分;

            3、Stage提交:对应TaskSet的生成。

            今天,我们就结合源码来分析下第一个小阶段:Job的调度模型与运行反馈。

            首先由DAGScheduler负责将Job提交到事件队列eventProcessLoop中,等待调度执行。入口方法为DAGScheduler的runJon()方法。代码如下:

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    1. /** 
    2.    * Run an action job on the given RDD and pass all the results to the resultHandler function as 
    3.    * they arrive. 
    4.    * 
    5.    * @param rdd target RDD to run tasks on 
    6.    * @param func a function to run on each partition of the RDD 
    7.    * @param partitions set of partitions to run on; some jobs may not want to compute on all 
    8.    *   partitions of the target RDD, e.g. for operations like first() 
    9.    * @param callSite where in the user program this job was called 
    10.    * @param resultHandler callback to pass each result to 
    11.    * @param properties scheduler properties to attach to this job, e.g. fair scheduler pool name 
    12.    * 
    13.    * @throws Exception when the job fails 
    14.    */  
    15.   def runJob[T, U](  
    16.       rdd: RDD[T],  
    17.       func: (TaskContext, Iterator[T]) => U,  
    18.       partitions: Seq[Int],  
    19.       callSite: CallSite,  
    20.       resultHandler: (Int, U) => Unit,  
    21.       properties: Properties): Unit = {  
    22.         
    23.     // 开始时间  
    24.     val start = System.nanoTime  
    25.       
    26.     // 调用submitJob()方法,提交Job,返回JobWaiter  
    27.     // rdd为最后一个rdd,即target RDD to run tasks on  
    28.     // func为该rdd上每个分区需要执行的函数,a function to run on each partition of the RDD  
    29.     // partitions为该rdd上需要执行操作的分区集合,set of partitions to run on  
    30.     // callSite为用户程序job被调用的地方,where in the user program this job was called  
    31.     val waiter = submitJob(rdd, func, partitions, callSite, resultHandler, properties)  
    32.       
    33.     // JobWaiter调用awaitResult()方法等待结果  
    34.     waiter.awaitResult() match {  
    35.       case JobSucceeded => // Job运行成功  
    36.         logInfo("Job %d finished: %s, took %f s".format  
    37.           (waiter.jobId, callSite.shortForm, (System.nanoTime - start) / 1e9))  
    38.       case JobFailed(exception: Exception) =>// Job运行失败  
    39.         logInfo("Job %d failed: %s, took %f s".format  
    40.           (waiter.jobId, callSite.shortForm, (System.nanoTime - start) / 1e9))  
    41.         // SPARK-8644: Include user stack trace in exceptions coming from DAGScheduler.  
    42.         val callerStackTrace = Thread.currentThread().getStackTrace.tail  
    43.         exception.setStackTrace(exception.getStackTrace ++ callerStackTrace)  
    44.         throw exception  
    45.     }  
    46.   }  

            runJob()方法就做了三件事:

            首先,获取开始时间,方便最后计算Job执行时间;

            其次,调用submitJob()方法,提交Job,返回JobWaiter类型的对象waiter;

            最后,waiter调用JobWaiter的awaitResult()方法等待Job运行结果,这个运行结果就俩:JobSucceeded代表成功,JobFailed代表失败。

            awaitResult()方法通过轮询标志位_jobFinished,如果为false,则调用this.wait()继续等待,否则说明Job运行完成,返回JobResult,其代码如下:

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    1. def awaitResult(): JobResult = synchronized {  
    2.       
    3.     // 循环,如果标志位_jobFinished为false,则一直循环,否则退出,返回JobResult  
    4.     while (!_jobFinished) {  
    5.       this.wait()  
    6.     }  
    7.     return jobResult  
    8.   }  

            而这个标志位_jobFinished是在Task运行完成后,如果已完成Task数目等于总Task数目时,或者整个Job运行失败时设置的,随着标志位的设置,Job运行结果jobResult也同步进行设置,代码如下:

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    1. // 任务运行完成  
    2.   override def taskSucceeded(index: Int, result: Any): Unit = synchronized {  
    3.     if (_jobFinished) {  
    4.       throw new UnsupportedOperationException("taskSucceeded() called on a finished JobWaiter")  
    5.     }  
    6.     resultHandler(index, result.asInstanceOf[T])  
    7.     finishedTasks += 1  
    8.     // 已完成Task数目是否等于总Task数目  
    9.     if (finishedTasks == totalTasks) {  
    10.       // 设置标志位_jobFinished为ture  
    11.       _jobFinished = true  
    12.       // 作业运行结果为成功  
    13.       jobResult = JobSucceeded  
    14.       this.notifyAll()  
    15.     }  
    16.   }  
    17.   
    18.   // 作业失败  
    19.   override def jobFailed(exception: Exception): Unit = synchronized {  
    20.     // 设置标志位_jobFinished为ture  
    21.     _jobFinished = true  
    22.     // 作业运行结果为失败  
    23.     jobResult = JobFailed(exception)  
    24.     this.notifyAll()  
    25.   }  



            接下来,看看submitJob()方法,代码定义如下:

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    1. /** 
    2.    * Submit an action job to the scheduler. 
    3.    * 
    4.    * @param rdd target RDD to run tasks on 
    5.    * @param func a function to run on each partition of the RDD 
    6.    * @param partitions set of partitions to run on; some jobs may not want to compute on all 
    7.    *   partitions of the target RDD, e.g. for operations like first() 
    8.    * @param callSite where in the user program this job was called 
    9.    * @param resultHandler callback to pass each result to 
    10.    * @param properties scheduler properties to attach to this job, e.g. fair scheduler pool name 
    11.    * 
    12.    * @return a JobWaiter object that can be used to block until the job finishes executing 
    13.    *         or can be used to cancel the job. 
    14.    * 
    15.    * @throws IllegalArgumentException when partitions ids are illegal 
    16.    */  
    17.   def submitJob[T, U](  
    18.       rdd: RDD[T],  
    19.       func: (TaskContext, Iterator[T]) => U,  
    20.       partitions: Seq[Int],  
    21.       callSite: CallSite,  
    22.       resultHandler: (Int, U) => Unit,  
    23.       properties: Properties): JobWaiter[U] = {  
    24.       
    25.     // Check to make sure we are not launching a task on a partition that does not exist.  
    26.     // 检测rdd分区以确保我们不会在一个不存在的partition上launch一个task  
    27.     val maxPartitions = rdd.partitions.length  
    28.     partitions.find(p => p >= maxPartitions || p < 0).foreach { p =>  
    29.       throw new IllegalArgumentException(  
    30.         "Attempting to access a non-existent partition: " + p + ". " +  
    31.           "Total number of partitions: " + maxPartitions)  
    32.     }  
    33.   
    34.     // 为Job生成一个jobId,jobId为AtomicInteger类型,getAndIncrement()确保了原子操作性,每次生成后都自增  
    35.     val jobId = nextJobId.getAndIncrement()  
    36.       
    37.     // 如果partitions大小为0,即没有需要执行任务的分区,快速返回  
    38.     if (partitions.size == 0) {  
    39.       // Return immediately if the job is running 0 tasks  
    40.       return new JobWaiter[U](this, jobId, 0, resultHandler)  
    41.     }  
    42.   
    43.     assert(partitions.size > 0)  
    44.       
    45.     // func转化下,否则JobSubmitted无法接受这个func参数,T转变为_  
    46.     val func2 = func.asInstanceOf[(TaskContext, Iterator[_]) => _]  
    47.       
    48.     // 创建一个JobWaiter对象  
    49.     val waiter = new JobWaiter(this, jobId, partitions.size, resultHandler)  
    50.       
    51.     // eventProcessLoop加入一个JobSubmitted事件到事件队列中  
    52.     eventProcessLoop.post(JobSubmitted(  
    53.       jobId, rdd, func2, partitions.toArray, callSite, waiter,  
    54.       SerializationUtils.clone(properties)))  
    55.       
    56.     // 返回JobWaiter  
    57.     waiter  
    58.   }  

            submitJob()方法一共做了5件事情:

            第一,数据检测,检测rdd分区以确保我们不会在一个不存在的partition上launch一个task,并且,如果partitions大小为0,即没有需要执行任务的分区,快速返回;

            第二,为Job生成一个jobId,该jobId为AtomicInteger类型,getAndIncrement()确保了原子操作性,每次生成后都自增;

            第三,将func转化下,否则JobSubmitted无法接受这个func参数,T转变为_;

            第四,创建一个JobWaiter对象waiter,该对象会在方法结束时返回给上层方法,以用来监测Job运行结果;

            第五,将一个JobSubmitted事件加入到事件队列eventProcessLoop中,等待工作线程轮询调度(速度很快)。

            这里,我们有必要研究下事件队列eventProcessLoop,eventProcessLoop为DAGSchedulerEventProcessLoop类型的,在DAGScheduler初始化时被定义并赋值,代码如下:

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    1. // 创建DAGSchedulerEventProcessLoop类型的成员变量eventProcessLoop  
    2.   private[scheduler] val eventProcessLoop = new DAGSchedulerEventProcessLoop(this)  

            DAGSchedulerEventProcessLoop继承自EventLoop,我们先来看看这个EventLoop的定义。

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    1. /** 
    2.  * An event loop to receive events from the caller and process all events in the event thread. It 
    3.  * will start an exclusive event thread to process all events. 
    4.  * EventLoop用来接收来自调用者的事件并在event thread中除了所有的事件。它将开启一个专门的事件处理线程处理所有的事件。 
    5.  * 
    6.  * Note: The event queue will grow indefinitely. So subclasses should make sure `onReceive` can 
    7.  * handle events in time to avoid the potential OOM. 
    8.  */  
    9. private[spark] abstract class EventLoop[E](name: String) extends Logging {  
    10.     
    11.   // LinkedBlockingDeque类型的事件队列,队列元素为E类型  
    12.   private val eventQueue: BlockingQueue[E] = new LinkedBlockingDeque[E]()  
    13.   
    14.   // 标志位  
    15.   private val stopped = new AtomicBoolean(false)  
    16.   
    17.   // 事件处理线程  
    18.   private val eventThread = new Thread(name) {  
    19.     // 设置为后台线程  
    20.     setDaemon(true)  
    21.   
    22.     override def run(): Unit = {  
    23.       try {  
    24.         // 如果标志位stopped没有被设置为true,一直循环  
    25.         while (!stopped.get) {  
    26.           // 从事件队列中take一条事件  
    27.           val event = eventQueue.take()  
    28.           try {  
    29.             // 调用onReceive()方法进行处理  
    30.             onReceive(event)  
    31.           } catch {  
    32.             case NonFatal(e) => {  
    33.               try {  
    34.                 onError(e)  
    35.               } catch {  
    36.                 case NonFatal(e) => logError("Unexpected error in " + name, e)  
    37.               }  
    38.             }  
    39.           }  
    40.         }  
    41.       } catch {  
    42.         case ie: InterruptedException => // exit even if eventQueue is not empty  
    43.         case NonFatal(e) => logError("Unexpected error in " + name, e)  
    44.       }  
    45.     }  
    46.   
    47.   }  
    48.   
    49.   def start(): Unit = {  
    50.     if (stopped.get) {  
    51.       throw new IllegalStateException(name + " has already been stopped")  
    52.     }  
    53.     // Call onStart before starting the event thread to make sure it happens before onReceive  
    54.     onStart()  
    55.     eventThread.start()  
    56.   }  
    57.   
    58.   def stop(): Unit = {  
    59.     if (stopped.compareAndSet(false, true)) {  
    60.       eventThread.interrupt()  
    61.       var onStopCalled = false  
    62.       try {  
    63.         eventThread.join()  
    64.         // Call onStop after the event thread exits to make sure onReceive happens before onStop  
    65.         onStopCalled = true  
    66.         onStop()  
    67.       } catch {  
    68.         case ie: InterruptedException =>  
    69.           Thread.currentThread().interrupt()  
    70.           if (!onStopCalled) {  
    71.             // ie is thrown from `eventThread.join()`. Otherwise, we should not call `onStop` since  
    72.             // it's already called.  
    73.             onStop()  
    74.           }  
    75.       }  
    76.     } else {  
    77.       // Keep quiet to allow calling `stop` multiple times.  
    78.     }  
    79.   }  
    80.   
    81.   /** 
    82.    * Put the event into the event queue. The event thread will process it later. 
    83.    * 将事件加入到时间队列。事件线程过会会处理它。 
    84.    */  
    85.   def post(event: E): Unit = {  
    86.     // 将事件加入到待处理队列  
    87.     eventQueue.put(event)  
    88.   }  
    89.   
    90.   /** 
    91.    * Return if the event thread has already been started but not yet stopped. 
    92.    */  
    93.   def isActive: Boolean = eventThread.isAlive  
    94.   
    95.   /** 
    96.    * Invoked when `start()` is called but before the event thread starts. 
    97.    */  
    98.   protected def onStart(): Unit = {}  
    99.   
    100.   /** 
    101.    * Invoked when `stop()` is called and the event thread exits. 
    102.    */  
    103.   protected def onStop(): Unit = {}  
    104.   
    105.   /** 
    106.    * Invoked in the event thread when polling events from the event queue. 
    107.    * 
    108.    * Note: Should avoid calling blocking actions in `onReceive`, or the event thread will be blocked 
    109.    * and cannot process events in time. If you want to call some blocking actions, run them in 
    110.    * another thread. 
    111.    */  
    112.   protected def onReceive(event: E): Unit  
    113.   
    114.   /** 
    115.    * Invoked if `onReceive` throws any non fatal error. Any non fatal error thrown from `onError` 
    116.    * will be ignored. 
    117.    */  
    118.   protected def onError(e: Throwable): Unit  
    119.   
    120. }  

            我们可以看到,EventLoop实际上就是一个任务队列及其对该队列一系列操作的封装。在它内部,首先定义了一个LinkedBlockingDeque类型的事件队列,队列元素为E类型,其中DAGSchedulerEventProcessLoop存储的则是DAGSchedulerEvent类型的事件,代码如下:

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    1. // LinkedBlockingDeque类型的事件队列,队列元素为E类型  
    2.   private val eventQueue: BlockingQueue[E] = new LinkedBlockingDeque[E]()  

            并提供了一个后台线程,专门对事件队列里的事件进行监控,并调用onReceive()方法进行处理,代码如下:

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    1. // 事件处理线程  
    2.   private val eventThread = new Thread(name) {  
    3.     // 设置为后台线程  
    4.     setDaemon(true)  
    5.   
    6.     override def run(): Unit = {  
    7.       try {  
    8.         // 如果标志位stopped没有被设置为true,一直循环  
    9.         while (!stopped.get) {  
    10.           // 从事件队列中take一条事件  
    11.           val event = eventQueue.take()  
    12.           try {  
    13.             // 调用onReceive()方法进行处理  
    14.             onReceive(event)  
    15.           } catch {  
    16.             case NonFatal(e) => {  
    17.               try {  
    18.                 onError(e)  
    19.               } catch {  
    20.                 case NonFatal(e) => logError("Unexpected error in " + name, e)  
    21.               }  
    22.             }  
    23.           }  
    24.         }  
    25.       } catch {  
    26.         case ie: InterruptedException => // exit even if eventQueue is not empty  
    27.         case NonFatal(e) => logError("Unexpected error in " + name, e)  
    28.       }  
    29.     }  
    30.   
    31.   }  

            那么如何向队列中添加事件呢?调用其post()方法,传入事件即可。如下:

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    1. /** 
    2.    * Put the event into the event queue. The event thread will process it later. 
    3.    * 将事件加入到时间队列。事件线程过会会处理它。 
    4.    */  
    5.   def post(event: E): Unit = {  
    6.     // 将事件加入到待处理队列  
    7.     eventQueue.put(event)  
    8.   }  

            言归正传,上面提到,submitJob()方法利用eventProcessLoop的post()方法加入一个JobSubmitted事件到事件队列中,那么DAGSchedulerEventProcessLoop对于JobSubmitted事件是如何处理的呢?我们看它的onReceive()方法,源码如下:

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    1. /** 
    2.    * The main event loop of the DAG scheduler. 
    3.    * DAGScheduler中事件主循环 
    4.    */  
    5.   override def onReceive(event: DAGSchedulerEvent): Unit = {  
    6.     val timerContext = timer.time()  
    7.     try {  
    8.       // 调用doOnReceive()方法,将DAGSchedulerEvent类型的event传递进去  
    9.       doOnReceive(event)  
    10.     } finally {  
    11.       timerContext.stop()  
    12.     }  
    13.   }  

            继续看doOnReceive()方法,代码如下:

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    1. // 事件处理调度函数  
    2.   private def doOnReceive(event: DAGSchedulerEvent): Unit = event match {  
    3.       
    4.     // 如果是JobSubmitted事件,调用dagScheduler.handleJobSubmitted()方法处理  
    5.     case JobSubmitted(jobId, rdd, func, partitions, callSite, listener, properties) =>  
    6.       dagScheduler.handleJobSubmitted(jobId, rdd, func, partitions, callSite, listener, properties)  
    7.   
    8.     // 如果是MapStageSubmitted事件,调用dagScheduler.handleMapStageSubmitted()方法处理  
    9.     case MapStageSubmitted(jobId, dependency, callSite, listener, properties) =>  
    10.       dagScheduler.handleMapStageSubmitted(jobId, dependency, callSite, listener, properties)  
    11.   
    12.     case StageCancelled(stageId) =>  
    13.       dagScheduler.handleStageCancellation(stageId)  
    14.   
    15.     case JobCancelled(jobId) =>  
    16.       dagScheduler.handleJobCancellation(jobId)  
    17.   
    18.     case JobGroupCancelled(groupId) =>  
    19.       dagScheduler.handleJobGroupCancelled(groupId)  
    20.   
    21.     case AllJobsCancelled =>  
    22.       dagScheduler.doCancelAllJobs()  
    23.   
    24.     case ExecutorAdded(execId, host) =>  
    25.       dagScheduler.handleExecutorAdded(execId, host)  
    26.   
    27.     case ExecutorLost(execId) =>  
    28.       dagScheduler.handleExecutorLost(execId, fetchFailed = false)  
    29.   
    30.     case BeginEvent(task, taskInfo) =>  
    31.       dagScheduler.handleBeginEvent(task, taskInfo)  
    32.   
    33.     case GettingResultEvent(taskInfo) =>  
    34.       dagScheduler.handleGetTaskResult(taskInfo)  
    35.   
    36.     case completion @ CompletionEvent(task, reason, _, _, taskInfo, taskMetrics) =>  
    37.       dagScheduler.handleTaskCompletion(completion)  
    38.   
    39.     case TaskSetFailed(taskSet, reason, exception) =>  
    40.       dagScheduler.handleTaskSetFailed(taskSet, reason, exception)  
    41.   
    42.     case ResubmitFailedStages =>  
    43.       dagScheduler.resubmitFailedStages()  
    44.   }  

            对于JobSubmitted事件,我们通过调用DAGScheduler的handleJobSubmitted()方法来处理。

            好了,到这里,第一阶段Job的调度模型与运行反馈大体已经分析完了,至于后面的第二、第三阶段,留待后续博文继续分析吧~

    博客原地址:http://blog.csdn.net/lipeng_bigdata/article/details/50667966

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