在 Apache Spark 中,Job
对象是执行逻辑的核心组件之一,它代表了对一系列数据操作(如 transformations 和 actions)的提交。理解 Job
的本质和它在 Spark 中的运行机制,有助于深入理解 Spark 的任务调度、执行模型和容错机制。
Spark Job
对象的定义与作用
Spark 中的 Job
主要用于表示一个具体的计算作业,它是由用户提交的 Action
(例如 count()
, collect()
, saveAsTextFile()
等)触发的。这些动作会生成一个 Job
对象,最终调度并执行一系列与之相关的任务。
主要作用
- 调度的基本单元:
Job
是 Spark 中由调度器提交给集群调度系统的最小执行单元。每次用户调用Action
时都会触发一个新的Job
。 - 执行依赖解析:在
Job
中,Spark 会解析由 RDD transformations 构建的执行 DAG(Directed Acyclic Graph,有向无环图),将整个 DAG 划分为多个阶段(Stages),并将每个阶段的计算划分为多个任务(Tasks)。 - 生命周期管理:
Job
还负责跟踪其执行状态,包括成功、失败、重试等。调度器负责管理Job
的整个生命周期。 - 结果汇总与返回:
Job
的最终结果会返回给提交的客户端,并供用户程序使用。
底层架构与执行流程
Spark 中 Job
的执行流程可以分为以下几个步骤:
-
用户触发 Action:
当用户调用 RDD 的Action
操作(如collect()
)时,Spark 会触发一个Job
的创建。每个Job
与一个 Action 一一对应。 -
DAG 划分:
Spark 的调度器会将 RDD 的 transformations 构建的 DAG 划分为多个阶段(Stages)。这些阶段之间通过宽依赖(Shuffle Dependencies)进行划分,每个Stage
是一组可以并行执行的操作。 -
生成任务(Task):
每个Stage
会被进一步分解为多个Task
。这些Task
通常与数据分区(Partition)相对应。每个Task
会在集群的不同节点上执行,并行处理数据。 -
调度执行:
每个Stage
中的Task
通过TaskSet
被提交到TaskScheduler
,由调度器在集群中的不同节点上执行。调度器会根据可用资源、节点健康状况等因素进行调度。 -
结果返回与 Job 完成:
在所有Stage
完成后,Job
被标记为完成,最后的结果会被返回给用户,供进一步处理。
代码层面解释
在 Spark 源码中,Job
的相关实现可以在 DAGScheduler
和 Job
类中找到。DAGScheduler
是调度层的核心组件,它负责将用户的高层操作分解为具体的作业(Job
)和任务(Task
)。
1. Job
对象的类结构
在 Spark 代码中,Job
由 DAGScheduler
负责创建。每个 Job
都有一个唯一的 jobId
。其定义主要存在于 DAGScheduler.scala
文件中。
// DAGScheduler.scala (部分代码)
class Job(
val jobId: Int,
val finalStage: Stage,
val callSite: CallSite,
val listener: JobListener,
val properties: Properties) {
def finished(result: JobResult): Unit = {
listener.jobSucceeded(result)
}
}
在上述代码中,Job
对象中有几个关键字段:
jobId
:作业的唯一标识符。finalStage
:该Job
的最后一个Stage
,作业的完成意味着该阶段的完成。callSite
:作业执行时的代码位置信息。listener
:用于监听Job
执行状态的监听器,通常用于执行完成时通知上层。properties
:包含一些与作业相关的配置信息。
2. DAGScheduler
的作用
DAGScheduler
是 Spark 调度器的核心组件,负责管理 Job
的生命周期,包括划分阶段、提交任务、重试失败任务等。
DAGScheduler
的部分代码如下:
// DAGScheduler.scala (简化示例)
private[scheduler] class DAGScheduler(
taskScheduler: TaskScheduler,
listenerBus: LiveListenerBus,
mapOutputTracker: MapOutputTracker,
blockManagerMaster: BlockManagerMaster,
env: SparkEnv,
clock: Clock = new SystemClock()) extends Logging {
private val jobIdToActiveJob = new HashMap[Int, ActiveJob]
def submitJob[T, U](
rdd: RDD[T],
func: (TaskContext, Iterator[T]) => U,
partitions: Seq[Int],
callSite: CallSite,
resultHandler: (Int, U) => Unit,
properties: Properties): JobWaiter[U] = {
// 创建一个新的 Job
val jobId = nextJobId.getAndIncrement()
val finalStage = createResultStage(rdd, func, partitions, jobId, callSite)
val job = new Job(jobId, finalStage, callSite, resultHandler, properties)
// 提交 Job
jobIdToActiveJob(jobId) = new ActiveJob(job, finalStage)
submitStage(finalStage)
return job.waiter
}
}
这个代码展示了 DAGScheduler
是如何接收用户的 Action 调用,创建 Job
并提交执行的:
submitJob
方法会基于传入的 RDD 和操作函数创建一个新的Job
。- 调用
createResultStage
方法将 RDD DAG 分解为Stage
,并创建该Job
的最终Stage
。 submitStage
方法负责将阶段提交到底层的TaskScheduler
,执行该阶段中的任务。
3. Job
与 ActiveJob
的关系
Job
是一个抽象的高层次的概念,而 ActiveJob
是其运行时状态的一个封装。ActiveJob
代表一个正在运行的 Job,包含了更多的运行时状态信息。
// ActiveJob.scala
private[spark] class ActiveJob(
val jobId: Int,
val finalStage: Stage,
val func: (TaskContext, Iterator[_]) => _,
val partitions: Array[Int],
val callSite: CallSite,
val listener: JobListener,
val properties: Properties) {
val numTasks = partitions.length
var numFinished = 0
def stageFinished(stage: Stage): Unit = {
if (numFinished == numTasks) {
listener.jobSucceeded(this)
}
}
}
总结
Job
的核心作用:Job
是 Spark 中用于管理由Action
操作触发的计算任务。它通过DAGScheduler
划分执行阶段(Stages),并调度相应的任务执行,最终将计算结果返回给用户。- 代码实现:
Job
在 Spark 源码中作为调度系统的一个重要组成部分,由DAGScheduler
创建并管理。DAGScheduler
负责将用户的作业拆解为可执行的阶段和任务,并交由TaskScheduler
执行。 - 调度逻辑:
Job
包含了执行依赖、分区信息和调度状态等。通过与Stage
和Task
的结合,Job
的执行能够在大规模分布式环境中高效并行化。
了解这些底层机制有助于理解 Spark 在执行任务时的调度流程和容错处理机制,也为优化 Spark 作业的性能提供了更深入的视角。
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