Spark 系列(一)—— Spark简介

一、简介

Spark 于 2009 年诞生于加州大学伯克利分校 AMPLab,2013 年被捐赠给 Apache 软件基金会,2014 年 2 月成为 Apache 的顶级项目。相对于 MapReduce 的批处理计算,Spark 可以带来上百倍的性能提升,因此它成为继 MapReduce 之后,最为广泛使用的分布式计算框架。

二、特点

Apache Spark 具有以下特点:

  • 使用先进的 DAG 调度程序,查询优化器和物理执行引擎,以实现性能上的保证;
  • 多语言支持,目前支持的有 Java,Scala,Python 和 R;
  • 提供了 80 多个高级 API,可以轻松地构建应用程序;
  • 支持批处理,流处理和复杂的业务分析;
  • 丰富的类库支持:包括 SQL,MLlib,GraphX 和 Spark Streaming 等库,并且可以将它们无缝地进行组合;
  • 丰富的部署模式:支持本地模式和自带的集群模式,也支持在 Hadoop,Mesos,Kubernetes 上运行;
  • 多数据源支持:支持访问 HDFS,Alluxio,Cassandra,HBase,Hive 以及数百个其他数据源中的数据。

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三、集群架构

Term(术语) Meaning(含义)
Application Spark 应用程序,由集群上的一个 Driver 节点和多个 Executor 节点组成。
Driver program 主运用程序,该进程运行应用的 main() 方法并且创建 SparkContext
Cluster manager 集群资源管理器(例如,Standlone Manager,Mesos,YARN)
Worker node 执行计算任务的工作节点
Executor 位于工作节点上的应用进程,负责执行计算任务并且将输出数据保存到内存或者磁盘中
Task 被发送到 Executor 中的工作单元

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执行过程

  1. 用户程序创建 SparkContext 后,它会连接到集群资源管理器,集群资源管理器会为用户程序分配计算资源,并启动 Executor;
  2. Driver 将计算程序划分为不同的执行阶段和多个 Task,之后将 Task 发送给 Executor;
  3. Executor 负责执行 Task,并将执行状态汇报给 Driver,同时也会将当前节点资源的使用情况汇报给集群资源管理器。

四、核心组件

Spark 基于 Spark Core 扩展了四个核心组件,分别用于满足不同领域的计算需求。

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3.1 Spark SQL

Spark SQL 主要用于结构化数据的处理。其具有以下特点:

  • 能够将 SQL 查询与 Spark 程序无缝混合,允许您使用 SQL 或 DataFrame API 对结构化数据进行查询;
  • 支持多种数据源,包括 Hive,Avro,Parquet,ORC,JSON 和 JDBC;
  • 支持 HiveQL 语法以及用户自定义函数 (UDF),允许你访问现有的 Hive 仓库;
  • 支持标准的 JDBC 和 ODBC 连接;
  • 支持优化器,列式存储和代码生成等特性,以提高查询效率。

3.2 Spark Streaming

Spark Streaming 主要用于快速构建可扩展,高吞吐量,高容错的流处理程序。支持从 HDFS,Flume,Kafka,Twitter 和 ZeroMQ 读取数据,并进行处理。

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Spark Streaming 的本质是微批处理,它将数据流进行极小粒度的拆分,拆分为多个批处理,从而达到接近于流处理的效果。

3.3 MLlib

MLlib 是 Spark 的机器学习库。其设计目标是使得机器学习变得简单且可扩展。它提供了以下工具:

  • 常见的机器学习算法:如分类,回归,聚类和协同过滤;
  • 特征化:特征提取,转换,降维和选择;
  • 管道:用于构建,评估和调整 ML 管道的工具;
  • 持久性:保存和加载算法,模型,管道数据;
  • 实用工具:线性代数,统计,数据处理等。

3.4 Graphx

GraphX 是 Spark 中用于图形计算和图形并行计算的新组件。在高层次上,GraphX 通过引入一个新的图形抽象来扩展 RDD(一种具有附加到每个顶点和边缘的属性的定向多重图形)。为了支持图计算,GraphX 提供了一组基本运算符(如: subgraph,joinVertices 和 aggregateMessages)以及优化后的 Pregel API。此外,GraphX 还包括越来越多的图形算法和构建器,以简化图形分析任务。

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