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容錯語意

這一節,我們將討論在節點錯誤事件時Spark Streaming的行為。為了理解這些,讓我們先記住一些Spark RDD的基本容錯語意。

  • 一個RDD是不可變的、確定可重複計算的、分散式資料集。每個RDD記住一個確定性操作的lineage(lineage),這個lineage用在容錯的輸入資料集上來創建該RDD。
  • 如果任何一個RDD的分區因為節點故障而丢失,這個分區可以藉由操作lineage從來源容錯的資料集中重新計算得到。
  • 假定所有的RDD transformations是確定的,那麼最终轉換的資料是一樣的,不論Spark機器中發生何種錯誤。

Spark運行在像HDFS或S3等容錯系统的資料上。因此,任何從容錯資料而來的RDD都是容錯的。然而,這不是在Spark Streaming的情況下,因為Spark Streaming的資料大部分情況下是從 網路中得到的。為了獲得生成的RDD相同的容錯属性,接收的資料需要重複保存在worker node的多個Spark executor上(預設的複製因子是2),這導致了當出現錯誤事件時,有兩類資料需要被恢復

  • Data received and replicated :在單個worker節點的故障中,這個資料會幸存下來,因為有另外一個節點保存有這個資料的副本。
  • Data received but buffered for replication:因為没有重複保存,所以為了恢復資料,唯一的办法是從來源中重新讀取資料。

有兩種錯誤我們需要關心

  • worker節點故障:任何運行executor的worker節點都有可能出故障,那樣在這個節點中的所有記憶體資料都會丢失。如果有任何receiver運行在錯誤節點,它們的暫存資料將會丢失
  • Driver節點故障:如果運行Spark Streaming應用程式的Driver節點出現故障,很明顯SparkContext將會丢失,所有執行在其上的executors也會丢失。

作為輸入來源的文件語意(Semantics with files as input source)

如果所有的輸入資料都存在於一個容錯的檔案系統如HDFS,Spark Streaming總可以從任何錯誤中恢復並且執行所有資料。這给出了一個恰好一次(exactly-once)語意,即無論發生什麼故障, 所有的資料都將會恰好處理一次。

基於receiver的輸入來源語意

對於基於receiver的輸入來源,容錯的語意既Dependencies於故障的情形也Dependencies於receiver的類型。正如之前討論的,有兩種類型的receiver

  • Reliable Receiver:這些receivers只有在確保資料複製之後才會告知可靠來源。如果這樣一個receiver失敗了,緩衝區(非複製)資料不會被來源所承認。如果receiver重啟,來源會重發數 据,因此不會丢失資料。
  • Unreliable Receiver:當worker或者driver節點故障,這種receiver會丢失資料

選擇哪種類型的receiverDependencies於這些語意。如果一個worker節點出現故障,Reliable Receiver不會丢失資料,Unreliable Receiver會丢失接收了但是没有複製的資料。如果driver節點 出現故障,除了以上情況下的資料丢失,所有過去接收並複製到記憶體中的資料都會丢失,這會影響有狀態transformation的结果。

為了避免丢失過去接收的資料,Spark 1.2引入了一個實驗性的特徵write ahead logs,它保存接收的資料到容錯儲存系统中。有了write ahead logs和Reliable Receiver,我們可以 做到零資料丢失以及exactly-once語意。

下面的表格總结了錯誤語意:

Deployment Scenario Worker Failure Driver Failure
Spark 1.1 或者更早, 没有write ahead log的Spark 1.2 在Unreliable Receiver情況下緩衝區資料丢失;在Reliable Receiver和文件的情況下,零資料丢失 在Unreliable Receiver情況下緩衝區資料丢失;在所有receiver情況下,過去的資料丢失;在文件的情況下,零資料丢失
带有write ahead log的Spark 1.2 在Reliable Receiver和文件的情況下,零資料丢失 在Reliable Receiver和文件的情況下,零資料丢失

輸出操作的語意

根據其確定操作的lineage,所有資料都被建模成了RDD,所有的重新計算都會產生同樣的结果。所有的DStream transformation都有exactly-once語意。那就是說,即使某個worker節點出現 故障,最终的轉換结果都是一樣。然而,輸出操作(如foreachRDD)具有at-least once語意,那就是說,在有worker事件故障的情況下,變换後的資料可能被寫入到一個外部實體不止一次。 利用saveAs***Files將資料保存到HDFS中的情況下,以上寫多次是能夠被接受的(因為文件會被相同的資料覆盖)。