Spark内核详解 (2) | Spark之间的通讯架构

不温卜火

发布于 2020-10-28 17:35:37

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Spark 内置的RPC框架前后共有两种架构，一个是在Spark2.0.0中被移除的Akka，一个则是借鉴了Akka 的 Actor 模型的Netty

一. Spark 内置 RPC 框架详解

在 Spark 中, 很多地方都涉及到网络通讯, 比如 Spark 各个组件间的消息互通, 用户文件与 Jar 包的上传, 节点间的 Shuffle 过程, Block 数据的复制与备份等.

在 Spark0.x.x 与 Spark1.x.x 版本中, 组件间的消息通信主要借助于 Akka.
在 Spark1.3 中引入了 Netty 通信框架. Akka要求message发送端和接收端有相同的版本, 所以为了避免 Akka 造成的版本问题，并给用户的应用更大灵活性，决定使用更通用的 RPC 实现，也就是现在的 Netty 来替代 Akka。
Spark1.6 中 Akka 和 Netty 可以配置使用。Netty 完全实现了 Akka 在Spark 中的功能。
从Spark2.0.0, Akka 被移除.

1. Actor模型

2. Netty通信架构

Netty借鉴了 Akka 的 Actor 模型

Spark通讯框架中各个组件（Client/Master/Worker）可以认为是一个个独立的实体，各个实体之间通过消息来进行通信。

具体各个组件之间的关系图如下：

Endpoint（Client/Master/Worker）有 1 个 InBox 和 N 个 OutBox（N>=1，N取决于当前 Endpoint 与多少其他的 Endpoint 进行通信，一个与其通讯的其他Endpoint 对应一个 OutBox），Endpoint 接收到的消息被写入 InBox，发送出去的消息写入 OutBox 并被发送到其他 Endpoint 的 InBox 中。

二. `Spark Netty` 通信架构

Netty 官网: https://netty.io/

2.1 `Netty`的详细架构图

RpcEndpoint：RPC 端点。

Spark 针对每个节点（Client/Master/Worker）都称之为一个 RpcEndpoint ，且都实现 RpcEndpoint接口，内部根据不同端点的需求，设计不同的消息和不同的业务处理，如果需要发送（询问）则内部调用 Dispatcher 的对应方法；

说明:

RpcEndpoint 是用来接收消息.
发送消息的使用RpcEndpointRef

RpcEndpointRef的具体实现类是: NettyRpcEndpointRef
2. RpcEnv: Rpc 上下文(Rpc 环境)

每个RpcEndpoint运行时依赖的上下文环境称为 RpcEnv

3. Dispatcher：消息分发器

RPC 端点需要发送消息或者从远程 RPC 端点接收到的消息，分发至对应的指令收件箱/发件箱。

如果指令接收方是自己则存入收件箱
如果指令接收方不是自己则放入发件箱

// class NettyRpcEnv
private[netty] def send(message: RequestMessage): Unit = {
    // 获取接收者地址信息
    val remoteAddr = message.receiver.address
    if (remoteAddr == address) {
        // Message to a local RPC endpoint.
        // 把消息发送到本地的 RPC 端点  (发送到收件箱)
        try {
           dispatcher.postOneWayMessage(message)
        } catch {
           case e: RpcEnvStoppedException => logWarning(e.getMessage)
        }
    } else {
        // Message to a remote RPC endpoint.
        // 把消息发送到远程的 RPC 端点.  (发送到发件箱)
        postToOutbox(message.receiver, OneWayOutboxMessage(serialize(message)))
    }
}

4. Inbox：指令消息收件箱。

一个本地 RpcEndpoint 对应一个收件箱

5. RpcEndpointRef：RpcEndpointRef 是对远程 RpcEndpoint 的一个引用。

当我们需要向一个具体的 RpcEndpoint 发送消息时，一般我们需要获取到该RpcEndpoint 的引用，然后通过该引用发送消息。

6. OutBox：指令消息发件箱。

对于当前 RpcEndpoint 来说，一个目标 RpcEndpoint 对应一个当前的发件箱，如果向多个目标 RpcEndpoint 发送信息，则有当前会有多个 OutBox。当消息放入 Outbox 后，紧接着通过 TransportClient 将消息发送出去。消息放入发件箱以及发送过程是在同一个线程中进行；