如果Spark的部署方式选择Standalone,一个采用Master/Slaves的典型架构,那么Master是有SPOF(单点故障,Single Point of Failure)。Spark可以选用ZooKeeper来实现HA。
ZooKeeper提供了一个Leader Election机制,利用这个机制可以保证虽然集群存在多个Master但是只有一个是Active的,其他的都是Standby,当Active的Master出现故障时,另外的一个Standby Master会被选举出来。由于集群的信息,包括Worker, Driver和Application的信息都已经持久化到文件系统,因此在切换的过程中只会影响新Job的提交,对于正在进行的Job没有任何的影响。加入ZooKeeper的集群整体架构如下图所示。
1. Master的重启策略
Master在启动时,会根据启动参数来决定不同的Master故障重启策略:
- ZOOKEEPER实现HA
- FILESYSTEM:实现Master无数据丢失重启,集群的运行时数据会保存到本地/网络文件系统上
- 丢弃所有原来的数据重启
Master::preStart()可以看出这三种不同逻辑的实现。
- override def preStart() {
- logInfo("Starting Spark master at " + masterUrl)
- ...
- //persistenceEngine是持久化Worker,Driver和Application信息的,这样在Master重新启动时不会影响
- //已经提交Job的运行
- persistenceEngine = RECOVERY_MODE match {
- case "ZOOKEEPER" =>
- logInfo("Persisting recovery state to ZooKeeper")
- new ZooKeeperPersistenceEngine(SerializationExtension(context.system), conf)
- case "FILESYSTEM" =>
- logInfo("Persisting recovery state to directory: " + RECOVERY_DIR)
- new FileSystemPersistenceEngine(RECOVERY_DIR, SerializationExtension(context.system))
- case _ =>
- new BlackHolePersistenceEngine()
- }
- //leaderElectionAgent负责Leader的选取。
- leaderElectionAgent = RECOVERY_MODE match {
- case "ZOOKEEPER" =>
- context.actorOf(Props(classOf[ZooKeeperLeaderElectionAgent], self, masterUrl, conf))
- case _ => // 仅仅有一个Master的集群,那么当前的Master就是Active的
- context.actorOf(Props(classOf[MonarchyLeaderAgent], self))
- }
- }
RECOVERY_MODE是一个字符串,可以从spark-env.sh中去设置。
- val RECOVERY_MODE = conf.get("spark.deploy.recoveryMode", "NONE")
如果不设置spark.deploy.recoveryMode的话,那么集群的所有运行数据在Master重启是都会丢失,这个结论是从BlackHolePersistenceEngine的实现得出的。
- private[spark] class BlackHolePersistenceEngine extends PersistenceEngine {
- override def addApplication(app: ApplicationInfo) {}
- override def removeApplication(app: ApplicationInfo) {}
- override def addWorker(worker: WorkerInfo) {}
- override def removeWorker(worker: WorkerInfo) {}
- override def addDriver(driver: DriverInfo) {}
- override def removeDriver(driver: DriverInfo) {}
- override def readPersistedData() = (Nil, Nil, Nil)
- }
它把所有的接口实现为空。PersistenceEngine是一个trait。作为对比,可以看一下ZooKeeper的实现。
- class ZooKeeperPersistenceEngine(serialization: Serialization, conf: SparkConf)
- extends PersistenceEngine
- with Logging
- {
- val WORKING_DIR = conf.get("spark.deploy.zookeeper.dir", "/spark") + "/master_status"
- val zk: CuratorFramework = SparkCuratorUtil.newClient(conf)
- SparkCuratorUtil.mkdir(zk, WORKING_DIR)
- // 将app的信息序列化到文件WORKING_DIR/app_{app.id}中
- override def addApplication(app: ApplicationInfo) {
- serializeIntoFile(WORKING_DIR + "/app_" + app.id, app)
- }
- override def removeApplication(app: ApplicationInfo) {
- zk.delete().forPath(WORKING_DIR + "/app_" + app.id)
- }
Spark使用的并不是ZooKeeper的API,而是使用的org.apache.curator.framework.CuratorFramework 和 org.apache.curator.framework.recipes.leader.{LeaderLatchListener, LeaderLatch} 。Curator在ZooKeeper上做了一层很友好的封装。
2. 集群启动参数的配置
简单总结一下参数的设置,通过上述代码的分析,我们知道为了使用ZooKeeper至少应该设置一下参数(实际上,仅仅需要设置这些参数。通过设置spark-env.sh:
- spark.deploy.recoveryMode=ZOOKEEPER
- spark.deploy.zookeeper.url=zk_server_1:2181,zk_server_2:2181
- spark.deploy.zookeeper.dir=/dir
- // OR 通过一下方式设置
- export SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS="-Dspark.deploy.recoveryMode=ZOOKEEPER "
- export SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS="${SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS} -Dspark.deploy.zookeeper.url=zk_server1:2181,zk_server_2:2181"
各个参数的意义:
参数 |
默认值 |
含义 |
spark.deploy.recoveryMode |
NONE |
恢复模式(Master重新启动的模式),有三种:1, ZooKeeper, 2, FileSystem, 3 NONE |
spark.deploy.zookeeper.url |
ZooKeeper的Server地址 |
|
spark.deploy.zookeeper.dir |
/spark |
ZooKeeper 保存集群元数据信息的文件目录,包括Worker,Driver和Application。 |
3. CuratorFramework简介
CuratorFramework极大的简化了ZooKeeper的使用,它提供了high-level的API,并且基于ZooKeeper添加了很多特性,包括
- 自动连接管理:连接到ZooKeeper的Client有可能会连接中断,Curator处理了这种情况,对于Client来说自动重连是透明的。
- 简洁的API:简化了原生态的ZooKeeper的方法,事件等;提供了一个简单易用的接口。
- Recipe的实现(更多介绍请点击Recipes):
- Leader的选择
- 共享锁
- 缓存和监控
- 分布式的队列
- 分布式的优先队列
CuratorFrameworks通过CuratorFrameworkFactory来创建线程安全的ZooKeeper的实例。
CuratorFrameworkFactory.newClient()提供了一个简单的方式来创建ZooKeeper的实例,可以传入不同的参数来对实例进行完全的控制。获取实例后,必须通过start()来启动这个实例,在结束时,需要调用close()。
- /**
- * Create a new client
- *
- *
- * @param connectString list of servers to connect to
- * @param sessionTimeoutMs session timeout
- * @param connectionTimeoutMs connection timeout
- * @param retryPolicy retry policy to use
- * @return client
- */
- public static CuratorFramework newClient(String connectString, int sessionTimeoutMs, int connectionTimeoutMs, RetryPolicy retryPolicy)
- {
- return builder().
- connectString(connectString).
- sessionTimeoutMs(sessionTimeoutMs).
- connectionTimeoutMs(connectionTimeoutMs).
- retryPolicy(retryPolicy).
- build();
- }
需要关注的还有两个Recipe:org.apache.curator.framework.recipes.leader.{LeaderLatchListener, LeaderLatch}。
首先看一下LeaderlatchListener,它在LeaderLatch状态变化的时候被通知:
- 在该节点被选为Leader的时候,接口isLeader()会被调用
- 在节点被剥夺Leader的时候,接口notLeader()会被调用
由于通知是异步的,因此有可能在接口被调用的时候,这个状态是准确的,需要确认一下LeaderLatch的hasLeadership()是否的确是true/false。这一点在接下来Spark的实现中可以得到体现。
- /**
- * LeaderLatchListener can be used to be notified asynchronously about when the state of the LeaderLatch has changed.
- *
- * Note that just because you are in the middle of one of these method calls, it does not necessarily mean that
- * hasLeadership() is the corresponding true/false value. It is possible for the state to change behind the scenes
- * before these methods get called. The contract is that if that happens, you should see another call to the other
- * method pretty quickly.
- */
- public interface LeaderLatchListener
- {
- /**
- * This is called when the LeaderLatch's state goes from hasLeadership = false to hasLeadership = true.
- *
- * Note that it is possible that by the time this method call happens, hasLeadership has fallen back to false. If
- * this occurs, you can expect {@link #notLeader()} to also be called.
- */
- public void isLeader();
- /**
- * This is called when the LeaderLatch's state goes from hasLeadership = true to hasLeadership = false.
- *
- * Note that it is possible that by the time this method call happens, hasLeadership has become true. If
- * this occurs, you can expect {@link #isLeader()} to also be called.
- */
- public void notLeader();
- }
LeaderLatch负责在众多连接到ZooKeeper Cluster的竞争者中选择一个Leader。Leader的选择机制可以看ZooKeeper的具体实现,LeaderLatch这是完成了很好的封装。我们只需要要知道在初始化它的实例后,需要通过
- public class LeaderLatch implements Closeable
- {
- private final Logger log = LoggerFactory.getLogger(getClass());
- private final CuratorFramework client;
- private final String latchPath;
- private final String id;
- private final AtomicReference<State> state = new AtomicReference<State>(State.LATENT);
- private final AtomicBoolean hasLeadership = new AtomicBoolean(false);
- private final AtomicReference<String> ourPath = new AtomicReference<String>();
- private final ListenerContainer<LeaderLatchListener> listeners = new ListenerContainer<LeaderLatchListener>();
- private final CloseMode closeMode;
- private final AtomicReference<Future<?>> startTask = new AtomicReference<Future<?>>();
- .
- .
- .
- /**
- * Attaches a listener to this LeaderLatch
- * <p/>
- * Attaching the same listener multiple times is a noop from the second time on.
- * <p/>
- * All methods for the listener are run using the provided Executor. It is common to pass in a single-threaded
- * executor so that you can be certain that listener methods are called in sequence, but if you are fine with
- * them being called out of order you are welcome to use multiple threads.
- *
- * @param listener the listener to attach
- */
- public void addListener(LeaderLatchListener listener)
- {
- listeners.addListener(listener);
- }
通过addListener可以将我们实现的Listener添加到LeaderLatch。在Listener里,我们在两个接口里实现了被选为Leader或者被剥夺Leader角色时的逻辑即可。
4. ZooKeeperLeaderElectionAgent的实现
实际上因为有Curator的存在,Spark实现Master的HA就变得非常简单了,ZooKeeperLeaderElectionAgent实现了接口LeaderLatchListener,在isLeader()确认所属的Master被选为Leader后,向Master发送消息ElectedLeader,Master会将自己的状态改为ALIVE。当noLeader()被调用时,它会向Master发送消息RevokedLeadership时,Master会关闭。
- private[spark] class ZooKeeperLeaderElectionAgent(val masterActor: ActorRef,
- masterUrl: String, conf: SparkConf)
- extends LeaderElectionAgent with LeaderLatchListener with Logging {
- val WORKING_DIR = conf.get("spark.deploy.zookeeper.dir", "/spark") + "/leader_election"
- // zk是通过CuratorFrameworkFactory创建的ZooKeeper实例
- private var zk: CuratorFramework = _
- // leaderLatch:Curator负责选出Leader。
- private var leaderLatch: LeaderLatch = _
- private var status = LeadershipStatus.NOT_LEADER
- override def preStart() {
- logInfo("Starting ZooKeeper LeaderElection agent")
- zk = SparkCuratorUtil.newClient(conf)
- leaderLatch = new LeaderLatch(zk, WORKING_DIR)
- leaderLatch.addListener(this)
- leaderLatch.start()
- }
在prestart中,启动了leaderLatch来处理选举ZK中的Leader。就如在上节分析的,主要的逻辑在isLeader和noLeader中。
- override def isLeader() {
- synchronized {
- // could have lost leadership by now.
- //现在leadership可能已经被剥夺了。。详情参见Curator的实现。
- if (!leaderLatch.hasLeadership) {
- return
- }
- logInfo("We have gained leadership")
- updateLeadershipStatus(true)
- }
- }
- override def notLeader() {
- synchronized {
- // 现在可能赋予leadership了。详情参见Curator的实现。
- if (leaderLatch.hasLeadership) {
- return
- }
- logInfo("We have lost leadership")
- updateLeadershipStatus(false)
- }
- }
updateLeadershipStatus的逻辑很简单,就是向Master发送消息。
- def updateLeadershipStatus(isLeader: Boolean) {
- if (isLeader && status == LeadershipStatus.NOT_LEADER) {
- status = LeadershipStatus.LEADER
- masterActor ! ElectedLeader
- } else if (!isLeader && status == LeadershipStatus.LEADER) {
- status = LeadershipStatus.NOT_LEADER
- masterActor ! RevokedLeadership
- }
- }
5. 设计理念
为了解决Standalone模式下的Master的SPOF,Spark采用了ZooKeeper提供的选举功能。Spark并没有采用ZooKeeper原生的Java API,而是采用了Curator,一个对ZooKeeper进行了封装的框架。采用了Curator后,Spark不用管理与ZooKeeper的连接,这些对于Spark来说都是透明的。Spark仅仅使用了100行代码,就实现了Master的HA。当然了,Spark是站在的巨人的肩膀上。谁又会去重复发明轮子呢?
相关推荐
Spark可以选用ZooKeeper来实现HA。ZooKeeper提供了一个LeaderElection机制,利用这个机制可以保证虽然集群存在多个Master但是只有一个是Active的,其他的都是Standby,当Active的Master出现故障时,另外的一个...
《Kafka技术内幕:图文详解Kafka源码设计与实现》是一本深入解析Apache Kafka的专著,旨在帮助读者理解Kafka的核心设计理念、内部机制以及源码实现。这本书结合图文并茂的方式,使得复杂的概念变得更为易懂。同时,...
项目核心采用Spark进行批处理与流处理,整合了ZooKeeper和Kafka以增强分布式计算和数据流管理能力。文件类型多样,包括175个class文件,109个crc校验文件,82个Parquet数据文件,以及67个Scala源码文件等。 项目...
基于ZooKeeper的Hadoop HA集群安装过程 在大数据时代,Hadoop作为大数据处理的核心技术,高可用性(HA)是企业对其进行部署和维护的必备条件。基于ZooKeeper的Hadoop HA集群可以提供高可用性和可扩展性,满足企业对大...
zookeeper之分布式环境搭建:深入解析ZooKeeper分布式环境搭建+编程知识+技术开发; zookeeper之分布式环境搭建:深入解析ZooKeeper分布式环境搭建+编程知识+技术开发; zookeeper之分布式环境搭建:深入解析...
《Kafka技术内幕:图文详解Kafka源码设计与实现》这本书深入剖析了Apache Kafka这一分布式消息系统的内在机制,旨在帮助读者理解Kafka的核心设计理念,掌握其实现方式,并能运用到实际项目中。以下是该书可能涵盖的...
《Kafka技术内幕:图文详解Kafka源码设计与实现》这本书由郑奇煌撰写,主要探讨了Apache Kafka这一分布式流处理平台的核心技术与实现原理。Kafka作为大数据处理领域的重要工具,它在实时数据传输、消息队列、日志...
《Kafka技术内幕:图文详解Kafka源码设计与实现》是郑奇煌在2017年11月出版的一本深入解析Apache Kafka的技术专著。这本书详细介绍了Kafka的核心概念、工作原理以及源码分析,旨在帮助读者理解并掌握这个分布式流...
标题 "基于ZooKeeper的分布式Session实现" 涉及的是在分布式系统中如何利用Apache ZooKeeper来管理和共享Session信息。ZooKeeper是一款开源的分布式协调服务,它为分布式应用程序提供了一个简单一致的接口,用于处理...
通过阅读源码,我们可以深入了解ZooKeeper如何处理并发、如何进行数据同步、如何实现Watcher机制,以及如何保证分布式一致性。这对于我们优化ZooKeeper性能、解决实际问题或开发类似服务具有极高的价值。 在...
总之,C#中基于ZooKeeper的分布式锁实现涉及对ZooKeeper的操作,包括创建临时顺序节点、监听节点变化以及正确释放锁。这样的实现方式保证了在分布式环境下的并发控制和数据一致性,同时具备良好的扩展性和容错性。...
通过配置`zookeeper:`节点,指定ZooKeeper服务器地址,然后在代码中使用`ZookeeperClient`进行操作。 **注意事项** 1. **锁超时机制**:为了避免死锁,需要设置锁的超时时间,超过这个时间未释放锁的客户端应该被...
分布式锁是一种在分布式系统中实现同步的技术,它允许多个节点在同一时刻访问共享资源。在大型分布式环境中,由于网络延迟和并发操作,简单的本地锁可能无法有效解决数据一致性问题。这时,Zookeeper,一个高可用的...
如果您想深入了解其内部实现或进行二次开发,可以从源码入手。同时,`build`目录可能包含了编译和打包的相关脚本或工件,用于构建和部署ZooInspector。如果需要自定义配置或进行扩展,这部分资源将非常有用。 **...
Maven坐标:org.apache.twill:twill-zookeeper:0.6.0-incubating; 标签:apache、zookeeper、twill、jar包、java、中文文档; 使用方法:解压翻译后的API文档,用浏览器打开“index.html”文件,即可纵览文档内容。...
Apache ZooKeeper For the latest information about Apache ZooKeeper, please visit our website at:and our wiki, at:基于Zookeeper3.7版本提供整套代码的注释和运行流程的解读
Maven坐标:org.apache.twill:twill-zookeeper:0.6.0-incubating; 标签:apache、zookeeper、twill、jar包、java、API文档、中英对照版; 使用方法:解压翻译后的API文档,用浏览器打开“index.html”文件,即可...
在本课程中,我们将深入探讨Zookeeper的ZAB协议实现,并通过源码分析来理解其启动流程、快照与事务日志的存储结构。Zookeeper是一款分布式协调服务,广泛应用于分布式系统中,如Hadoop、HBase等。本节主要关注...
在IT行业中,流量控制是一个重要的概念,特别...通过对"基于Zookeeper和guava动态限流 源码"的深入研究,开发者不仅可以了解这一技术的实现细节,还可以借鉴其设计思想,应用于自己的项目中,提升系统的稳定性和性能。