Oner 发表于 2017-10-26 16:07:08

Spark 源码解读之 Task 是如何被分配到executor上执行

本帖最后由 Oner 于 2017-10-26 16:45 编辑

问题导读:1. Driver 端如何发送 LaunchTask 事件?2. CoarseGrainedSchedulerBackend 的作用是什么?3. Executor 端如何接收LaunchTask事件?4. TaskDescription 的作用是什么?
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在文章TaskScheduler 任务提交与调度源码解析 (http://www.jianshu.com/p/d3b620581dc2)中介绍了Task在executor上的逻辑分配,调用TaskSchedulerImpl的resourceOffers()方法,得到了TaskDescription序列的序列Seq],即对某个task需要在某个executor上执行的描述,仅仅是逻辑上的,还并未真正到executor上执行,本文将从源码角度解析Task是怎么被分配到executor上执行的。
Driver端发送LaunchTask事件

通过resourceOffers逻辑分配完task后,CoarseGrainedSchedulerBackend以Seq]参数调用了launchTasks方法:private def launchTasks(tasks: Seq]) {
      for (task <- tasks.flatten) {
       // 序列化TaskDescription
      val serializedTask = ser.serialize(task)
      if (serializedTask.limit >= maxRpcMessageSize) {
          scheduler.taskIdToTaskSetManager.get(task.taskId).foreach { taskSetMgr =>
            try {
            var msg = "Serialized task %s:%d was %d bytes, which exceeds max allowed: " +
                "spark.rpc.message.maxSize (%d bytes). Consider increasing " +
                "spark.rpc.message.maxSize or using broadcast variables for large values."
            msg = msg.format(task.taskId, task.index, serializedTask.limit, maxRpcMessageSize)
            taskSetMgr.abort(msg)
            } catch {
            case e: Exception => logError("Exception in error callback", e)
            }
          }
      }
      else {
          // 根据executorId获取executor描述信息executorData
          val executorData = executorDataMap(task.executorId)
          // 减少相应的freeCores
          executorData.freeCores -= scheduler.CPUS_PER_TASK

          logInfo(s"Launching task ${task.taskId} on executor id: ${task.executorId} hostname: " +
            s"${executorData.executorHost}.")
          // 利用executorData中的executorEndpoint,发送LaunchTask事件,LaunchTask事件中包含序列化后的task
          executorData.executorEndpoint.send(LaunchTask(new SerializableBuffer(serializedTask)))
      }
      }
    }先将TaskDescription序列化后判断其大小是否超过akka规定的上限,若没有则通过executorData的executorEndpoint来发送LaunchTask事件,executorEndpoint是Diver端和executor端通信的引用,发送LaunchTask事件给executor,将Task传递给executor执行。
Executor端接收LaunchTask事件

driver端向executor发送任务需要通过后台辅助进程CoarseGrainedSchedulerBackend,那么自然而然executor接收任务也有对应的后台辅助进程CoarseGrainedExecutorBackend,该进程与executor一一对应,提供了executor和driver通讯的功能。下面看看CoarseGrainedExecutorBackend接收到事件后是如何处理的:case LaunchTask(data) =>
      if (executor == null) {
      exitExecutor(1, "Received LaunchTask command but executor was null")
      } else {
      // 将TaskDescription反序列化
      val taskDesc = ser.deserialize(data.value)
      logInfo("Got assigned task " + taskDesc.taskId)
      // 调用executor的launchTask来加载该task
      executor.launchTask(this, taskId = taskDesc.taskId, attemptNumber = taskDesc.attemptNumber,
          taskDesc.name, taskDesc.serializedTask)
      }将task反序列化后得到TaskDescription ,调用executor的launchTask来加载该task,继续跟进:def launchTask(
      context: ExecutorBackend,
      taskId: Long,
      attemptNumber: Int,
      taskName: String,
      serializedTask: ByteBuffer): Unit = {
    // 创建一个TaskRunner
    val tr = new TaskRunner(context, taskId = taskId, attemptNumber = attemptNumber, taskName,
      serializedTask)
    runningTasks.put(taskId, tr)
    // 将tr放到线程池中执行
    threadPool.execute(tr)
}创建了一个TaskRunner(继承于 Runnable)并加入到线程池中执行,重点就是TaskRunner中的run方法了,代码太长保留只要逻辑代码:override def run(): Unit = {
       ...
      try {
      // 反序列化task,得到taskFiles、jar包taskFiles和Task二进制数据taskBytes
      val (taskFiles, taskJars, taskProps, taskBytes) =
          Task.deserializeWithDependencies(serializedTask)

      Executor.taskDeserializationProps.set(taskProps)
       // 下载task依赖的文件和jar包
      updateDependencies(taskFiles, taskJars)
       // 反序列化出task
      task = ser.deserialize](taskBytes, Thread.currentThread.getContextClassLoader)
      ...
      val value = try {
          // 调用task的run方法,真正执行task
          val res = task.run(
            taskAttemptId = taskId,
            attemptNumber = attemptNumber,
            metricsSystem = env.metricsSystem)
          threwException = false
          // 返回结果
          res
      } finally {
          val releasedLocks = env.blockManager.releaseAllLocksForTask(taskId)
          // 通过任务内存管理器清理所有的分配的内存
          val freedMemory = taskMemoryManager.cleanUpAllAllocatedMemory()
          if (freedMemory > 0 && !threwException) {
            val errMsg = s"Managed memory leak detected; size = $freedMemory bytes, TID = $taskId"
            if (conf.getBoolean("spark.unsafe.exceptionOnMemoryLeak", false)) {
            throw new SparkException(errMsg)
            } else {
            logWarning(errMsg)
            }
          }
      ...

      val resultSer = env.serializer.newInstance()
      val beforeSerialization = System.currentTimeMillis()
      // 序列化task结果value
      val valueBytes = resultSer.serialize(value)
      val afterSerialization = System.currentTimeMillis()
      ...
      // 将序列化后的结果包装成DirectTaskResult对象
      val directResult = new DirectTaskResult(valueBytes, accumUpdates)
      // 再将directResult 序列化,
      val serializedDirectResult = ser.serialize(directResult)
      val resultSize = serializedDirectResult.limit

      // directSend = sending directly back to the driver
      val serializedResult: ByteBuffer = {
          // 若task结果大于所有maxResultSize(可配置,默认1G),则直接丢弃,driver在返回的对象中拿不到对应的结果
          if (maxResultSize > 0 && resultSize > maxResultSize) {
            ser.serialize(new IndirectTaskResult(TaskResultBlockId(taskId), resultSize))
          // 若task结果大小超过akka最大能传输的大小(运行结果无法通过消息传递 ),则将结果写入BlockManager
          } else if (resultSize > maxDirectResultSize) {
            val blockId = TaskResultBlockId(taskId)
            env.blockManager.putBytes(
            blockId,
            new ChunkedByteBuffer(serializedDirectResult.duplicate()),
            StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_SER)
            logInfo(
            s"Finished $taskName (TID $taskId). $resultSize bytes result sent via BlockManager)")
            ser.serialize(new IndirectTaskResult(blockId, resultSize))
          // 结果比较小能以消息传递,直接返回
          } else {
            logInfo(s"Finished $taskName (TID $taskId). $resultSize bytes result sent to driver")
            serializedDirectResult
          }
      }
      // 向Driver端发状态更新
      execBackend.statusUpdate(taskId, TaskState.FINISHED, serializedResult)

      } catch {
          ...
          // 向Driver端发状态更新
          execBackend.statusUpdate(taskId, TaskState.FAILED, serializedTaskEndReason)
          ...
      } finally {
      // 不管成功与否,都需要将task从runningTasks中移除
      runningTasks.remove(taskId)
      }
    }
[*]通过Task的deserializeWithDependencies反序列化得到taskFiles、jar包taskFiles和Task二进制数据taskBytes
[*]下载task依赖的文件和jar包
[*]反序列化出task
[*]调用task的run方法,真正执行task,并返回结果
[*]清除分配内存
[*]序列化task的结果,包装成directResult,再次序列化,根据其结果大小将结果以不同的方式返回给driver

[*]若task结果大于所有maxResultSize(可配置,默认1G),则直接丢弃,driver在返回的对象中拿不到对应的结果
[*]若task结果大小超过akka最大能传输的大小(运行结果无法通过消息传递 ),则将结果写入BlockManager
[*]结果比较小能以消息传递,直接返回
最后通过CoarseGrainedExecutorBackend的statusUpdate方法来返回结果给driver,该方法会使用driverRpcEndpointRef 发送一条包含 serializedResult 的 StatusUpdate 消息给 driver。

我们再来看看task的run方法都干了什么?final def run(
      taskAttemptId: Long,
      attemptNumber: Int,
      metricsSystem: MetricsSystem): T = {
    SparkEnv.get.blockManager.registerTask(taskAttemptId)
    // 创建一个task运行的上下文实例
    context = new TaskContextImpl(
      stageId,
      partitionId,
      taskAttemptId,
      attemptNumber,
      taskMemoryManager,
      localProperties,
      metricsSystem,
      metrics)
    TaskContext.setTaskContext(context)
    taskThread = Thread.currentThread()
    if (_killed) {
      kill(interruptThread = false)
    }
    try {
      runTask(context)
    } catch {
   ...
    } finally {
   ... // 标记完成,释放内存
    }
}再继续看runTask方法,task有两种实现,分别是ResultTask(ResultStage的task,个数为最后FinalRdd的partition个数)、ShuffleMapTask(ShuffleMapStage的task,个数为最后FinalRdd的partition个数),两者对应的runTask也有不同的实现,先看ResultTask:override def runTask(context: TaskContext): U = {
    val deserializeStartTime = System.currentTimeMillis()
    val ser = SparkEnv.get.closureSerializer.newInstance()
    // 反序列化
    val (rdd, func) = ser.deserialize[(RDD, (TaskContext, Iterator) => U)](
      ByteBuffer.wrap(taskBinary.value), Thread.currentThread.getContextClassLoader)
    _executorDeserializeTime = System.currentTimeMillis() - deserializeStartTime
    // 对rdd的指定分区的迭代器执行func函数,并返回结果
    func(context, rdd.iterator(partition, context))
}
[*]使用广播变量反序列化得到rdd和func,数据来源于taskBinary
[*]对rdd的指定分区的迭代器执行func函数,并返回结果
这里的func函数根据具体操作而不同,遍历分区的每条记录是通过迭代器iterator来获取的。再来看ShuffleMapTask的实现,shuffleMapTask的输出直接通过Shuffle write写磁盘,为下游的stage的Shuffle Read准备数据,:override def runTask(context: TaskContext): MapStatus = {
    // Deserialize the RDD using the broadcast variable.
    val deserializeStartTime = System.currentTimeMillis()
    val ser = SparkEnv.get.closureSerializer.newInstance()
    // 使用广播变量反序列化出rdd和ShuffleDependency
    val (rdd, dep) = ser.deserialize[(RDD, ShuffleDependency)](
      ByteBuffer.wrap(taskBinary.value), Thread.currentThread.getContextClassLoader)
    _executorDeserializeTime = System.currentTimeMillis() - deserializeStartTime

    var writer: ShuffleWriter = null
    try {
      // 获取shuffleManager
      val manager = SparkEnv.get.shuffleManager
      // 通过shuffleManager的getWriter()方法,获得shuffle的writer
      writer = manager.getWriter(dep.shuffleHandle, partitionId, context)
      // 通过rdd指定分区的迭代器iterator方法来遍历每一条数据,再之上再调用writer的write方法以写数据
      writer.write(rdd.iterator(partition, context).asInstanceOf]])
      writer.stop(success = true).get
    } catch {
      case e: Exception =>
      try {
          if (writer != null) {
            writer.stop(success = false)
          }
      } catch {
          case e: Exception =>
            log.debug("Could not stop writer", e)
      }
      throw e
    }
}
[*]通过广播变量反序列化出rdd和ShuffleDependency,数据来源于taskBinary
[*]获取ShuffleManager的writer对象的write方法来将一个rdd的某个分区写入到磁盘
[*]通过rdd的iterator方法能遍历对应分区的所有数据

来源:http://blog.csdn.net/uuffo/article/details/78349897#t2
作者:大写的UFO

美丽天空 发表于 2017-10-27 08:58:39

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