Spark Executor Driver资源调度小结

时间:2022-12-25 09:21:08

一、引子

  在Worker Actor中,每次LaunchExecutor会创建一个CoarseGrainedExecutorBackend进程,Executor和CoarseGrainedExecutorBackend是1对1的关系。也就是说集群里启动多少Executor实例就有多少CoarseGrainedExecutorBackend进程

  那么到底是如何分配Executor的呢?怎么控制调节Executor的个数呢?

 二、Driver和Executor资源调度

   下面主要介绍一下Spark Executor分配策略:

   我们仅看,当Application提交注册到Master后,Master会返回RegisteredApplication,之后便会调用schedule()这个方法,来分配Driver的资源,和启动Executor的资源。

schedule()方法是来调度当前可用资源的调度方法,它管理还在排队等待的Apps资源的分配,这个方法是每次在集群资源发生变动的时候都会调用,根据当前集群最新的资源来进行Apps的资源分配。

Driver资源调度:

  随机的将Driver分配到空闲的Worker上去,详细流程请看我写的注释 :)

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  1. // First schedule drivers, they take strict precedence over applications  
  2. val shuffledWorkers = Random.shuffle(workers) // 把当前workers这个HashSet的顺序随机打乱  
  3. for (worker <- shuffledWorkers if worker.state == WorkerState.ALIVE) { //遍历活着的workers  
  4.   for (driver <- waitingDrivers) { //在等待队列中的Driver们会进行资源分配  
  5.     if (worker.memoryFree >= driver.desc.mem && worker.coresFree >= driver.desc.cores) { //当前的worker内存和cpu均大于当前driver请求的mem和cpu,则启动  
  6.       launchDriver(worker, driver) //启动Driver 内部实现是发送启动Driver命令给指定Worker,Worker来启动Driver。  
  7.       waitingDrivers -= driver //把启动过的Driver从队列移除  
  8.     }  
  9.   }  
  10. }  


Executor资源调度:

 Spark默认提供了一种在各个节点进行round-robin的调度,用户可以自己设置这个flag
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  1. val spreadOutApps = conf.getBoolean("spark.deploy.spreadOut"true)  

在介绍之前我们先介绍一个概念,
可用的Worker:什么是可用,可用就是 资源空闲足够且满足一定的 规则来启动当前App的Executor。
Spark定义了一个canUse方法:这个方法接受一个ApplicationInfo的描述信息和当前Worker的描述信息。
1、 当前worker的空闲内存  比  该app在每个slave要占用的内存 (executor.memory默认512M)  
2、当前app从未在此worker启动过App
总结: 从这点看出,要满足:该Worker的当前可用最小内存要比配置的executor内存大,并且对于同一个App只能在一个Worker里启动一个Exeutor,如果要启动第二个Executor,那么请到其它Worker里。这样的才算是对App可用的Worker。
[java]  view plain  copy
  1. /** 
  2.  * Can an app use the given worker? True if the worker has enough memory and we haven't already 
  3.  * launched an executor for the app on it (right now the standalone backend doesn't like having 
  4.  * two executors on the same worker). 
  5.  */  
  6. def canUse(app: ApplicationInfo, worker: WorkerInfo): Boolean = {  
  7.   worker.memoryFree >= app.desc.memoryPerSlave && !worker.hasExecutor(app)  
  8. }  

SpreadOut分配策略:

SpreadOut分配策略是一种以round-robin方式遍历集群所有可用Worker,分配Worker资源,来启动创建Executor的策略,好处是尽可能的将cores分配到各个节点,最大化负载均衡和高并行。
下面看看,默认的spreadOutApps模式启动App的过程: 

 1、等待分配资源的apps队列默认是FIFO的。
 2、app.coresLeft表示的是该app还有cpu资源没申请到:   app.coresLeft  = 当前app申请的maxcpus - granted的cpus
 3、遍历未分配完全的apps,继续给它们分配资源,
 4、usableWorkers =  从当前ALIVE的Workers中过滤找出上文描述的可用Worker,然后根据cpus的资源空闲,从大到小给Workers排序。
 5、当toAssign(即将要分配的的core数>0,就找到可以的Worker持续分配)
 6、当可用Worker的free cores 大于 目前该Worker已经分配的core时,再给它分配1个core,这样分配是很平均的方法。
 7、round-robin轮询可用的Worker循环
 8、toAssign=0时结束循环,开始根据分配策略去真正的启动Executor。

举例: 1个APP申请了6个core, 现在有2个Worker可用。
      那么: toAssign = 6,assigned = 2 
 那么就会在assigned(1)和assigned(0)中轮询平均分配cores,以+1 core的方式,最终每个Worker分到3个core,即每个Worker的启动一个Executor,每个Executor获得3个cores。
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  1. // Right now this is a very simple FIFO scheduler. We keep trying to fit in the first app  
  2.     // in the queue, then the second app, etc.  
  3.     if (spreadOutApps) {  
  4.       // Try to spread out each app among all the nodes, until it has all its cores  
  5.       for (app <- waitingApps if app.coresLeft > 0) { //对还未被完全分配资源的apps处理  
  6.         val usableWorkers = workers.toArray.filter(_.state == WorkerState.ALIVE)  
  7.           .filter(canUse(app, _)).sortBy(_.coresFree).reverse //根据core Free对可用Worker进行降序排序。  
  8.         val numUsable = usableWorkers.length //可用worker的个数 eg:可用5个worker  
  9.         val assigned = new Array[Int](numUsable) //候选Worker,每个Worker一个下标,是一个数组,初始化默认都是0  
  10.         var toAssign = math.min(app.coresLeft, usableWorkers.map(_.coresFree).sum)//还要分配的cores = 集群中可用Worker的可用cores总和(10), 当前未分配core(5)中找最小的  
  11.         var pos = 0  
  12.         while (toAssign > 0) {   
  13.           if (usableWorkers(pos).coresFree - assigned(pos) > 0) { //以round robin方式在所有可用Worker里判断当前worker空闲cpu是否大于当前数组已经分配core值  
  14.             toAssign -= 1  
  15.             assigned(pos) += 1 //当前下标pos的Worker分配1个core +1  
  16.           }  
  17.           pos = (pos + 1) % numUsable //round-robin轮询寻找有资源的Worker  
  18.         }  
  19.         // Now that we've decided how many cores to give on each node, let's actually give them  
  20.         for (pos <- 0 until numUsable) {  
  21.           if (assigned(pos) > 0) { //如果assigned数组中的值>0,将启动一个executor在,指定下标的机器上。  
  22.             val exec = app.addExecutor(usableWorkers(pos), assigned(pos)) //更新app里的Executor信息  
  23.             launchExecutor(usableWorkers(pos), exec)  //通知可用Worker去启动Executor  
  24.             app.state = ApplicationState.RUNNING  
  25.           }  
  26.         }  
  27.       }  
  28.     } else {  

非SpreadOut分配策略:

非SpreadOut策略,该策略:会尽可能的根据每个Worker的剩余资源来启动Executor,这样启动的Executor可能只在集群的一小部分机器的Worker上。这样做对node较少的集群还可以,集群规模大了,Executor的并行度和机器负载均衡就不能够保证了。

当用户设定了参数 spark.deploy.spreadOut 为 false时,触发此游戏分支 Spark Executor Driver资源调度小结,跑个题,有些困了。。
1、遍历可用Workers
2、且遍历Apps
3、比较当前Worker的可用core和app还需要分配的core,取最小值当做还需要分配的core
4、如果coreToUse大于0,则直接拿可用的core来启动Executor。。奉献当前Worker全部资源。(Ps:挨个榨干每个Worker的剩余资源。。。。)

举例: App申请12个core,3个Worker,Worker1剩余1个core, Worke2r剩7个core, Worker3剩余4个core.
这样会启动3个Executor,Executor1 占用1个core, Executor2占用7个core, Executor3占用4个core.
总结:这样是尽可能的满足App,让其尽快执行,而忽略了其并行效率和负载均衡。
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  1. else {  
  2.      // Pack each app into as few nodes as possible until we've assigned all its cores  
  3.      for (worker <- workers if worker.coresFree > 0 && worker.state == WorkerState.ALIVE) {  
  4.        for (app <- waitingApps if app.coresLeft > 0) {  
  5.          if (canUse(app, worker)) { //直接问当前worker是有空闲的core  
  6.            val coresToUse = math.min(worker.coresFree, app.coresLeft) //有则取,不管多少  
  7.            if (coresToUse > 0) { //有  
  8.              val exec = app.addExecutor(worker, coresToUse) //直接启动  
  9.              launchExecutor(worker, exec)  
  10.              app.state = ApplicationState.RUNNING  
  11.            }  
  12.          }  
  13.        }  
  14.      }  
  15.    }  
  16.  }  

三、总结:

 1、 在Worker Actor中,每次LaunchExecutor会创建一个CoarseGrainedExecutorBackend进程,一个Executor对应一个CoarseGrainedExecutorBackend

 2、针对同一个App,每个Worker里只能有一个针对该App的Executor存在,切记。如果想让整个App的Executor变多,设置SPARK_WORKER_INSTANCES,让Worker变多。

 3、Executor的资源分配有2种策略:

3.1、SpreadOut :一种以round-robin方式遍历集群所有可用Worker,分配Worker资源,来启动创建Executor的策略,好处是尽可能的将cores分配到各个节点,最大化负载均衡和高并行。

3.2、非SpreadOut:会尽可能的根据每个Worker的剩余资源来启动Executor,这样启动的Executor可能只在集群的一小部分机器的Worker上。这样做对node较少的集群还可以,集群规模大了,Executor的并行度和机器负载均衡就不能够保证了。


行文仓促,如有不正之处,请指出,欢迎讨论 :)


补充:

1、关于:   一个App一个Worker为什么只有允许有针对该App的一个Executor 到底这样设计为何? 的讨论:

连城404:Spark是线程级并行模型,为什么需要一个worker为一个app启动多个executor呢?

朴动_zju:一个worker对应一个executorbackend是从mesos那一套迁移过来的,mesos下也是一个slave一个executorbackend。我理解这里是可以实现起多个,但起多个貌似没什么好处,而且增加了复杂度。

CrazyJvm@CodingCat 做了一个patch可以启动多个,但是还没有被merge。 从Yarn的角度考虑的话,一个Worker可以对应多个executorbackend,正如一个nodemanager对应多个Container。 @OopsOutOfMemory 

OopsOutOfMemory:回复@连城404: 如果一个executor太大且装的对象太多,会导致GC很慢,多几个Executor会减少full gc慢的问题。 see this post http://t.cn/RP1bVO4(今天 11:25)

连城404:回复@OopsOutOfMemory:哦,这个考虑是有道理的。一个workaround是单台机器部署多个worker,worker相对来说比较廉价。 

JerryLead:回复@OopsOutOfMemory:看来都还在变化当中,standalone 和 YARN 还是有很多不同,我们暂不下结论 (今天 11:35)

JerryLead:问题开始变得复杂了,是提高线程并行度还是提高进程并行度?我想 Spark 还是优先选择前者,这样 task 好管理,而且 broadcast,cache 的效率高些。后者有一些道理,但参数配置会变得更复杂,各有利弊吧 (今天 11:40)


未完待续。。。

传送门:@JerrLead  https://github.com/JerryLead/SparkInternals/blob/master/markdown/1-Overview.md


——EOF——

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