贯通Spark Streaming JobScheduler内幕实现和深入思考

本节主要内容：

一、SparkStreaming Job生成深度思考

二、SparkStreaming Job生成源码解析

JobScheduler的地位非常的重要，所有的关键都在JobScheduler，它的重要性就相当于是Spark Core当中的DAGScheduler，因此，我们要花重点在JobScheduler上面。

我们在进行sparkstreaming开发的时候，会对Dstream进行各种transform和action级别的操作，这些操作就构成Dstream graph，也就是Dstream 之间的依赖关系，随着时间的流逝，Dstream graph会根据batchintaval时间间隔，产生RDD的DAG，然后进行job的执行。Dstream 的Dstream graph是逻辑级别的，RDD的DAG是物理执行级别的。DStream是空间维度的层面，空间维度加上时间构成时空维度。

JobSchedule是将逻辑级别的job物理的运行在spark core上。JobGenerator是产生逻辑级别的job，使用JobSchedule将job在线程池中运行。JobSchedule是在StreamingContext中进行实例化的，并在StreamingContext的start方法中开辟一条新的线程启动的。

// Start the streaming scheduler in a new thread, so that thread local properties
// like call sites and job groups can be reset without affecting those of the
// current thread.ThreadUtils.runInNewThread("streaming-start") {

  sparkContext.setCallSite(startSite.get)

  sparkContext.clearJobGroup()

  sparkContext.setLocalProperty(SparkContext.SPARK_JOB_INTERRUPT_ON_CANCEL, "false")

  scheduler.start()

}

1.大括号中的代码作为一个匿名函数在新的线程中执行。Sparkstreaming运行时至少需要两条线程，其中一条用于一直循环接收数据，现在所说的至少两条线程和上边开辟一条新线程运行scheduler.start()并没有关系。Sparkstreaming运行时至少需要两条线程是用于作业处理的，上边的代码开辟新的线程是在调度层面的中，不论Sparkstreaming程序运行时指定多少线程，这里都会开辟一条新线程，之间没有一点关系。

2.每一条线程都有自己私有的属性，在这里给新的线程设置私有的属性，这些属性不会影响主线程中的。

sparkContext.setCallSite(startSite.get)
  sparkContext.clearJobGroup()
sparkContext.setLocalProperty(SparkContext.SPARK_JOB_INTERRUPT_ON_CANCEL, "false")

源码中代码的书写模式非常值得学习，以后看源码的时候就把它当做是一个普通的应用程序，从jvm的角度看，spark就是一个分布式的应用程序。不要对源码有代码崇拜情节，不然就没有掌控源码的信心。

JobSchedule在实例化的时候会实例化JobGenerator和线程池。

private val numConcurrentJobs = ssc.conf.getInt("spark.streaming.concurrentJobs", 1)
private val jobExecutor =
  ThreadUtils.newDaemonFixedThreadPool(numConcurrentJobs, "streaming-job-executor")
private val jobGenerator = new JobGenerator(this)

线程池中默认是有一条线程，当然可以在spark配置文件中配置或者使用代码在sparkconf中修改默认的线程数，在一定程度上增加默认线程数可以提高执行job的效率，这也是一个性能调优的方法（尤其是在一个程序中有多个job时）。

Java在企业生产环境下已经形成了生态系统，在spark开发中和数据库、hbase、radis、javaEE交互一般都采用java，所以开发大型spark项目大部分都是scala+java的方式进行开发。

JobGenerator和线程池在JobSchedule在实例化的时候就已经实例化了，而eventloop和receiverTracker是在调用JobGenerator的start方法时才被实例化。def start(): Unit = synchronized {

  if (eventLoop != null) return // scheduler has already been started
  eventLoop = new EventLoop[JobSchedulerEvent]("JobScheduler") {
    override protected def onReceive(event: JobSchedulerEvent): Unit = processEvent(event)
    override protected def onError(e: Throwable): Unit = reportError("Error in job scheduler", e)
  }
  eventLoop.start()

  receiverTracker= new ReceiverTracker(ssc)
  receiverTracker.start()
  jobGenerator.start()
}

在eventloop的start方法中会回调onStart方法，一般在onStart方法中会执行一些准备性的代码，在JobSchedule中虽然并没有复写onStart方法，不过sparkStreaming框架在这里显然是为了代码的可扩展性考虑的，这是开发项目时需要学习的。

def start(): Unit = {
  if (stopped.get) {
    throw new IllegalStateException(name + " has already been stopped")
  }
  // Call onStart before starting the event thread to make sure it happens before onReceive
  onStart()
  eventThread.start()
}

Dstream的action级别的操作转过来还是会调用foreachRDD这个方法，生动的说明在对Dstream操作的时候其实还是对RDD的操作。def print(num: Int): Unit = ssc.withScope {

  def foreachFunc: (RDD[T], Time) => Unit = {
    (rdd: RDD[T], time: Time) => {
      val firstNum = rdd.take(num + 1)
      // scalastyle:off println
      println("-------------------------------------------")
      println("Time: " + time)
      println("-------------------------------------------")
      firstNum.take(num).foreach(println)
      if (firstNum.length > num) println("...")
      println()
    }
  }
  foreachRDD(context.sparkContext.clean(foreachFunc), displayInnerRDDOps = false)
}

上边代码中foreachFunc这个方法是对Dstream action级别的方法的进一步封装，增加了如下代码，在运行spark streaming程序时对这些输出很熟悉。

println("-------------------------------------------")
 println("Time: " + time)
 println("-------------------------------------------")

foreachRDD方法，转过来new ForEachDstream

Apply a function to each RDD in this DStream. This is an output operator, so
* 'this' DStream will be registered as an output stream and therefore materialized.

private def foreachRDD(
    foreachFunc: (RDD[T], Time) => Unit,
    displayInnerRDDOps: Boolean): Unit = {
  new ForEachDStream(this,
    context.sparkContext.clean(foreachFunc, false), displayInnerRDDOps).register()
}

注释中说的：将这个函数作用于这个Dstream中的每一个RDD，这是一个输出操作，因此这个Dstream会被注册成outputstream,并进行物化。

ForEachDstream中很重要的一个函数generateJob。考虑时间维度和action级别，每个Duration都基于generateJob来生成作业。foreachFunc(rdd, time)//这个方法就是对Dstream最后的操作 ，new Job(time, jobFunc)只是在RDD的基础上，加上时间维度的封装而已。这里的Job只是一个普通的对象，代表了一个spark的计算，调用Job的run方法时，真正的作业就触发了。foreachFunc(rdd, time)中的rdd其实就是通过DstreamGraph中最后一个Dstream来决定的。

override def generateJob(time: Time): Option[Job] = {
  parent.getOrCompute(time) match {
    case Some(rdd) =>
      val jobFunc = () => createRDDWithLocalProperties(time, displayInnerRDDOps) {
        foreachFunc(rdd, time)
      }
      Some(new Job(time, jobFunc))
    case None => None
  }
}

Jon是通过ForEachDstream的generateJob来生成的，值得注意的是在Dstream的子类中，只有ForEachDstream重写了generateJob方法。

现在考虑一下ForEachDstream的generateJob方法是谁调用的？当然是JobGenerator。ForEachDstream的generateJob方法是静态的逻辑级别，他如果想要真正运行起来变成物理级别的这时候就需要JobGenerator。

现在就来看看JobGenerator的代码，JobGenerator中有一个定时器timer和消息循环体eventloop，timer会基于batchinteval,一直向eventloop中发送JenerateJobs的消息，进而导致processEvent方法->generateJobs方法的执行。

private val timer = new RecurringTimer(clock, ssc.graph.batchDuration.milliseconds,
  longTime => eventLoop.post(GenerateJobs(new Time(longTime))), "JobGenerator")

eventLoop = new EventLoop[JobGeneratorEvent]("JobGenerator") {
  override protected def onReceive(event: JobGeneratorEvent): Unit = processEvent(event)
  override protected def onError(e: Throwable): Unit = {
    jobScheduler.reportError("Error in job generator", e)
  }
}

generateJobs方法的代码：

private def generateJobs(time: Time) {
  SparkEnv.set(ssc.env)
  Try {
    jobScheduler.receiverTracker.allocateBlocksToBatch(time)
    graph.generateJobs(time) // generate jobs using allocated block

graph.generateJobs(time)这个方法的代码：

defgenerateJobs(time: Time): Seq[Job] = {
  logDebug("Generating jobs for time " + time)
  val jobs = this.synchronized {
    outputStreams.flatMap { outputStream =>
      val jobOption = outputStream.generateJob(time)
      jobOption.foreach(_.setCallSite(outputStream.creationSite))
      jobOption
    }
  }
  logDebug("Generated " + jobs.length + " jobs for time " + time)
  jobs
}

其中的outputStream.generateJob(time)中的outputStream就是前面说ForEachDstream，generateJob(time)方法就是ForEachDstream中的generateJob(time)方法。

这是从时间维度调用空间维度的东西，所以时空结合就转变成物理的执行了。

再来看看JobGenerator的generateJobs方法：

Try {
  jobScheduler.receiverTracker.allocateBlocksToBatch(time) // allocate received blocks to batch
  graph.generateJobs(time) // generate jobs using allocated block
} match {
  case Success(jobs) =>
    val streamIdToInputInfos = jobScheduler.inputInfoTracker.getInfo(time)
    jobScheduler.submitJobSet(JobSet(time, jobs, streamIdToInputInfos))
  case Failure(e) =>
    jobScheduler.reportError("Error generating jobs for time " + time, e)
}
eventLoop.post(DoCheckpoint(time, clearCheckpointDataLater = false))

基于graph.generateJobs产生job后，会封装成JobSet并提交给JobScheduler,JobSet(time, jobs, streamIdToInputInfos),其中streamIdToInputInfos就是接收的数据的元数据。

JobSet代表了一个batch duration中的一批jobs。就是一个普通对象，包含了未提交的jobs，提交的时间，执行开始和结束时间等信息。

JobSet提交给JobScheduler后，会放入jobSets数据结构中，jobSets.put(jobSet.time, jobSet) ，所以JobScheduler就拥有了每个batch中的jobSet.在线程池中进行执行。

def submitJobSet(jobSet: JobSet) {
  if (jobSet.jobs.isEmpty) {
    logInfo("No jobs added for time " + jobSet.time)
  } else {
    listenerBus.post(StreamingListenerBatchSubmitted(jobSet.toBatchInfo))
    jobSets.put(jobSet.time, jobSet)
    jobSet.jobs.foreach(job => jobExecutor.execute(new JobHandler(job)))
    logInfo("Added jobs for time " + jobSet.time)
  }
}

在把job放入线程池中时，采用JonHandler进行封装。JonHandler是一个Runable接口的实例。

其中主要的代码就是job.run(),前面说过job.run()调用的就是Dstream的action级别的方法。

在job.run()前后会发送JonStarted和JobCompleted的消息，JobScheduler接收到这两个消息只是记录一下时间，通知一下job要开始执行或者执行完成，并没有过多的操作。

_eventLoop.post(JobStarted(job, clock.getTimeMillis()))

PairRDDFunctions.disableOutputSpecValidation.withValue(true) {

  job.run()
}
_eventLoop = eventLoop
if (_eventLoop != null) {
  _eventLoop.post(JobCompleted(job, clock.getTimeMillis()))
}

Spark发行版笔记7

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