因特殊业务场景,如大促、秒杀活动与突发热点事情等业务流量在短时间内剧增,形成巨大的流量毛刺,数据流入的速度远高于数据处理的速度,对流处理系统构成巨大的负载压力,如果不能正确处理,可能导致集群资源耗尽最终集群崩溃,因此有效的反压机制(backpressure)对保障流处理系统的稳定至关重要。

Storm和Spark Streaming都提供了反压机制,实现各不相同

对于开启了acker机制的storm程序,可以通过设置conf.setMaxSpoutPending参数来实现反压效果,如果下游组件(bolt)处理速度跟不上导致spout发送的tuple没有及时确认的数超过了参数设定的值,spout会停止发送数据,这种方式的缺点是很难调优conf.setMaxSpoutPending参数的设置以达到最好的反压效果,设小了会导致吞吐上不去,设大了会导致worker OOM;有震荡,数据流会处于一个颠簸状态,效果不如逐级反压;另外对于关闭acker机制的程序无效;

新的storm自动反压机制(Automatic Back Pressure)通过监控bolt中的接收队列的情况,当超过高水位值时专门的线程会将反压信息写到 Zookeeper ,Zookeeper上的watch会通知该拓扑的所有Worker都进入反压状态,最后Spout降低tuple发送的速度。具体实现:

Spark Streaming程序中当计算过程中出现batch processing time > batch interval的情况时,(其中batch processing time为实际计算一个批次花费时间,batch interval为Streaming应用设置的批处理间隔),意味着处理数据的速度小于接收数据的速度,如果这种情况持续过长的时间,会造成数据在内存中堆积,导致Receiver所在Executor内存溢出等问题(如果设置StorageLevel包含disk, 则内存存放不下的数据会溢写至disk, 加大延迟),可以通过设置参数spark.streaming.receiver.maxRate来限制Receiver的数据接收速率,此举虽然可以通过限制接收速率,来适配当前的处理能力,防止内存溢出,但也会引入其它问题。比如:producer数据生产高于maxRate,当前集群处理能力也高于maxRate,这就会造成资源利用率下降等问题。为了更好的协调数据接收速率与资源处理能力,Spark Streaming 从v1.5开始引入反压机制(back-pressure),通过动态控制数据接收速率来适配集群数据处理能力

Spark Streaming Backpressure:  根据JobScheduler反馈作业的执行信息来动态调整Receiver数据接收率。通过属性"spark.streaming.backpressure.enabled"来控制是否启用backpressure机制,默认值false,即不启用

Streaming架构如下图所示:

BackPressure执行过程如下图所示:

本文转至:https://www.cnblogs.com/barrenlake/p/5349949.html

3.1 RateController类体系

RatenController 继承自StreamingListener. 用于处理BatchCompleted事件。核心代码为:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
**
 * A StreamingListener that receives batch completion updates, and maintains
 * an estimate of the speed at which this stream should ingest messages,
 * given an estimate computation from a `RateEstimator`
 */
private[streaming] abstract class RateController(val streamUID: Int, rateEstimator: RateEstimator)
extends StreamingListener with Serializable {
……
……  /**
   * Compute the new rate limit and publish it asynchronously.
   */
  private def computeAndPublish(time: Long, elems: Long, workDelay: Long, waitDelay: Long): Unit =
    Future[Unit] {
      val newRate = rateEstimator.compute(time, elems, workDelay, waitDelay)
      newRate.foreach { s =>
        rateLimit.set(s.toLong)
        publish(getLatestRate())
      }
    }
  def getLatestRate(): Long = rateLimit.get()
 
  override def onBatchCompleted(batchCompleted: StreamingListenerBatchCompleted) {
    val elements = batchCompleted.batchInfo.streamIdToInputInfo
    for {
      processingEnd <- batchCompleted.batchInfo.processingEndTime
      workDelay <- batchCompleted.batchInfo.processingDelay
      waitDelay <- batchCompleted.batchInfo.schedulingDelay
      elems <- elements.get(streamUID).map(_.numRecords)
    } computeAndPublish(processingEnd, elems, workDelay, waitDelay)
  }
}  

3.2 RateController的注册

JobScheduler启动时会抽取在DStreamGraph中注册的所有InputDstream中的rateController,并向ListenerBus注册监听. 此部分代码如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
def start(): Unit = synchronized {
   if (eventLoop != nullreturn // scheduler has already been started
 
   logDebug("Starting JobScheduler")
   eventLoop = new EventLoop[JobSchedulerEvent]("JobScheduler") {
     override protected def onReceive(event: JobSchedulerEvent): Unit = processEvent(event)
 
     override protected def onError(e: Throwable): Unit = reportError("Error in job scheduler", e)
   }
   eventLoop.start()
 
   // attach rate controllers of input streams to receive batch completion updates
   for {
     inputDStream <- ssc.graph.getInputStreams
     rateController <- inputDStream.rateController
   } ssc.addStreamingListener(rateController)
 
   listenerBus.start()
   receiverTracker = new ReceiverTracker(ssc)
   inputInfoTracker = new InputInfoTracker(ssc)
   receiverTracker.start()
   jobGenerator.start()
   logInfo("Started JobScheduler")
 }

3.3 BackPressure执行过程分析

BackPressure 执行过程分为BatchCompleted事件触发时机和事件处理两个过程

3.3.1 BatchCompleted触发过程

对BatchedCompleted的分析,应该从JobGenerator入手,因为BatchedCompleted是批次处理结束的标志,也就是JobGenerator产生的作业执行完成时触发的,因此进行作业执行分析。

Streaming 应用中JobGenerator每个Batch Interval都会为应用中的每个Output Stream建立一个Job, 该批次中的所有Job组成一个Job Set.使用JobScheduler的submitJobSet进行批量Job提交。此部分代码结构如下所示

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
/** Generate jobs and perform checkpoint for the given `time`.  */
private def generateJobs(time: Time) {
  // Set the SparkEnv in this thread, so that job generation code can access the environment
  // Example: BlockRDDs are created in this thread, and it needs to access BlockManager
  // Update: This is probably redundant after threadlocal stuff in SparkEnv has been removed.
  SparkEnv.set(ssc.env)
 
  // Checkpoint all RDDs marked for checkpointing to ensure their lineages are
  // truncated periodically. Otherwise, we may run into stack overflows (SPARK-6847).
  ssc.sparkContext.setLocalProperty(RDD.CHECKPOINT_ALL_MARKED_ANCESTORS, "true")
  Try {
    jobScheduler.receiverTracker.allocateBlocksToBatch(time) // allocate received blocks to batch
    graph.generateJobs(time) // generate jobs using allocated block
  match {
    case Success(jobs) =>
      val streamIdToInputInfos = jobScheduler.inputInfoTracker.getInfo(time)
      jobScheduler.submitJobSet(JobSet(time, jobs, streamIdToInputInfos))
    case Failure(e) =>
      jobScheduler.reportError("Error generating jobs for time " + time, e)
  }
  eventLoop.post(DoCheckpoint(time, clearCheckpointDataLater = false))
}

其中,sumitJobSet会创建固定数量的后台线程(具体由“spark.streaming.concurrentJobs”指定),去处理Job Set中的Job. 具体实现逻辑为:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
def submitJobSet(jobSet: JobSet) {
  if (jobSet.jobs.isEmpty) {
    logInfo("No jobs added for time " + jobSet.time)
  else {
    listenerBus.post(StreamingListenerBatchSubmitted(jobSet.toBatchInfo))
    jobSets.put(jobSet.time, jobSet)
    jobSet.jobs.foreach(job => jobExecutor.execute(new JobHandler(job)))
    logInfo("Added jobs for time " + jobSet.time)
  }
}

其中JobHandler用于执行Job及处理Job执行结果信息。当Job执行完成时会产生JobCompleted事件. JobHandler的具体逻辑如下面代码所示:

  当Job执行完成时,向eventLoop发送JobCompleted事件。EventLoop事件处理器接到JobCompleted事件后将调用handleJobCompletion 来处理Job完成事件。handleJobCompletion使用Job执行信息创建StreamingListenerBatchCompleted事件并通过StreamingListenerBus向监听器发送。实现如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
private def handleJobCompletion(job: Job, completedTime: Long) {
   val jobSet = jobSets.get(job.time)
   jobSet.handleJobCompletion(job)
   job.setEndTime(completedTime)
   listenerBus.post(StreamingListenerOutputOperationCompleted(job.toOutputOperationInfo))
   logInfo("Finished job " + job.id + " from job set of time " + jobSet.time)
   if (jobSet.hasCompleted) {
     jobSets.remove(jobSet.time)
     jobGenerator.onBatchCompletion(jobSet.time)
     logInfo("Total delay: %.3f s for time %s (execution: %.3f s)".format(
       jobSet.totalDelay / 1000.0, jobSet.time.toString,
       jobSet.processingDelay / 1000.0
     ))
     listenerBus.post(StreamingListenerBatchCompleted(jobSet.toBatchInfo))
   }
   job.result match {
     case Failure(e) =>
       reportError("Error running job " + job, e)
     case _ =>
   }
 }

3.3.2、BatchCompleted事件处理过程

StreamingListenerBus将事件转交给具体的StreamingListener,因此BatchCompleted将交由RateController进行处理。RateController接到BatchCompleted事件后将调用onBatchCompleted对事件进行处理。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
override def onBatchCompleted(batchCompleted: StreamingListenerBatchCompleted) {
  val elements = batchCompleted.batchInfo.streamIdToInputInfo
 
  for {
    processingEnd <- batchCompleted.batchInfo.processingEndTime
    workDelay <- batchCompleted.batchInfo.processingDelay
    waitDelay <- batchCompleted.batchInfo.schedulingDelay
    elems <- elements.get(streamUID).map(_.numRecords)
  } computeAndPublish(processingEnd, elems, workDelay, waitDelay)
}

  onBatchCompleted会从完成的任务中抽取任务的执行延迟和调度延迟,然后用这两个参数用RateEstimator(目前存在唯一实现PIDRateEstimator,proportional-integral-derivative (PID) controller, PID控制器)估算出新的rate并发布。代码如下:

  /**
* Compute the new rate limit and publish it asynchronously.
*/
private def computeAndPublish(time: Long, elems: Long, workDelay: Long, waitDelay: Long): Unit =
Future[Unit] {
val newRate = rateEstimator.compute(time, elems, workDelay, waitDelay)
newRate.foreach { s =>
rateLimit.set(s.toLong)
publish(getLatestRate())
}
}

其中publish()由RateController的子类ReceiverRateController来定义。具体逻辑如下(ReceiverInputDStream中定义):

  /**
* A RateController that sends the new rate to receivers, via the receiver tracker.
*/
private[streaming] class ReceiverRateController(id: Int, estimator: RateEstimator)
extends RateController(id, estimator) {
override def publish(rate: Long): Unit =
ssc.scheduler.receiverTracker.sendRateUpdate(id, rate)
}

publish的功能为新生成的rate 借助ReceiverTracker进行转发。ReceiverTracker将rate包装成UpdateReceiverRateLimit事交ReceiverTrackerEndpoint

1
2
3
4
5
6
/** Update a receiver's maximum ingestion rate */
def sendRateUpdate(streamUID: Int, newRate: Long): Unit = synchronized {
  if (isTrackerStarted) {
    endpoint.send(UpdateReceiverRateLimit(streamUID, newRate))
  }
}

ReceiverTrackerEndpoint接到消息后,其将会从receiverTrackingInfos列表中获取Receiver注册时使用的endpoint(实为ReceiverSupervisorImpl),再将rate包装成UpdateLimit发送至endpoint.其接到信息后,使用updateRate更新BlockGenerators(RateLimiter子类),来计算出一个固定的令牌间隔。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
/** RpcEndpointRef for receiving messages from the ReceiverTracker in the driver */
private val endpoint = env.rpcEnv.setupEndpoint(
  "Receiver-" + streamId + "-" + System.currentTimeMillis(), new ThreadSafeRpcEndpoint {
    override val rpcEnv: RpcEnv = env.rpcEnv
 
    override def receive: PartialFunction[Any, Unit] = {
      case StopReceiver =>
        logInfo("Received stop signal")
        ReceiverSupervisorImpl.this.stop("Stopped by driver", None)
      case CleanupOldBlocks(threshTime) =>
        logDebug("Received delete old batch signal")
        cleanupOldBlocks(threshTime)
      case UpdateRateLimit(eps) =>
        logInfo(s"Received a new rate limit: $eps.")
        registeredBlockGenerators.asScala.foreach { bg =>
          bg.updateRate(eps)
        }
    }
  })

其中RateLimiter的updateRate实现如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
/**
  * Set the rate limit to `newRate`. The new rate will not exceed the maximum rate configured by
  * {{{spark.streaming.receiver.maxRate}}}, even if `newRate` is higher than that.
  *
  * @param newRate A new rate in events per second. It has no effect if it's 0 or negative.
  */
 private[receiver] def updateRate(newRate: Long): Unit =
   if (newRate > 0) {
     if (maxRateLimit > 0) {
       rateLimiter.setRate(newRate.min(maxRateLimit))
     else {
       rateLimiter.setRate(newRate)
     }
   }

setRate的实现 如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
public final void setRate(double permitsPerSecond) {
    Preconditions.checkArgument(permitsPerSecond > 0.0
        && !Double.isNaN(permitsPerSecond), "rate must be positive");
    synchronized (mutex) {
      resync(readSafeMicros());
      double stableIntervalMicros = TimeUnit.SECONDS.toMicros(1L) / permitsPerSecond;  //固定间隔
      this.stableIntervalMicros = stableIntervalMicros;
      doSetRate(permitsPerSecond, stableIntervalMicros);
    }
  }

到此,backpressure反压机制调整rate结束。

4.流量控制点

  当Receiver开始接收数据时,会通过supervisor.pushSingle()方法将接收的数据存入currentBuffer等待BlockGenerator定时将数据取走,包装成block. 在将数据存放入currentBuffer之时,要获取许可(令牌)。如果获取到许可就可以将数据存入buffer, 否则将被阻塞,进而阻塞Receiver从数据源拉取数据。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
/**
 * Push a single data item into the buffer.
 */
def addData(data: Any): Unit = {
  if (state == Active) {
    waitToPush()  //获取令牌
    synchronized {
      if (state == Active) {
        currentBuffer += data
      else {
        throw new SparkException(
          "Cannot add data as BlockGenerator has not been started or has been stopped")
      }
    }
  else {
    throw new SparkException(
      "Cannot add data as BlockGenerator has not been started or has been stopped")
  }
}

其令牌投放采用令牌桶机制进行, 原理如下图所示:

令牌桶机制: 大小固定的令牌桶可自行以恒定的速率源源不断地产生令牌。如果令牌不被消耗,或者被消耗的速度小于产生的速度,令牌就会不断地增多,直到把桶填满。后面再产生的令牌就会从桶中溢出。最后桶中可以保存的最大令牌数永远不会超过桶的大小。当进行某操作时需要令牌时会从令牌桶中取出相应的令牌数,如果获取到则继续操作,否则阻塞。用完之后不用放回。

  Streaming 数据流被Receiver接收后,按行解析后存入iterator中。然后逐个存入Buffer,在存入buffer时会先获取token,如果没有token存在,则阻塞;如果获取到则将数据存入buffer.  然后等价后续生成block操作。

本文转自

https://www.cnblogs.com/barrenlake/p/5349949.html

https://blog.csdn.net/zengxiaosen/article/details/72822869

spark storm 反压的更多相关文章

  1. Spark Streaming反压机制

    反压(Back Pressure)机制主要用来解决流处理系统中,处理速度比摄入速度慢的情况.是控制流处理中批次流量过载的有效手段. 1 反压机制原理 Spark Streaming中的反压机制是Spa ...

  2. 咱们从头到尾讲一次 Flink 网络流控和反压剖析

    本文根据 Apache Flink 系列直播整理而成,由 Apache Flink Contributor.OPPO 大数据平台研发负责人张俊老师分享.主要内容如下: 网络流控的概念与背景 TCP的流 ...

  3. SparkStreaming反压机制

    一.背景 在默认情况下,Spark Streaming 通过 receivers (或者是 Direct 方式) 以生产者生产数据的速率接收数据.当 batch processing time > ...

  4. [转帖]实时流处理系统反压机制(BackPressure)综述

    实时流处理系统反压机制(BackPressure)综述 https://blog.csdn.net/qq_21125183/article/details/80708142 2018-06-15 19 ...

  5. 一文搞懂 Flink 网络流控与反压机制

    https://www.jianshu.com/p/2779e73abcb8 看完本文,你能get到以下知识 Flink 流处理为什么需要网络流控? Flink V1.5 版之前网络流控介绍 Flin ...

  6. 1、flink介绍,反压原理

    一.flink介绍  Apache Flink是一个分布式大数据处理引擎,可对有界数据流和无界数据流进行有状态计算. 可部署在各种集群环境,对各种大小的数据规模进行快速计算. 1.1.有界数据流和无界 ...

  7. Flink 反压 浅入浅出

    前言 微信搜[Java3y]关注这个朴实无华的男人,点赞关注是对我最大的支持! 文本已收录至我的GitHub:https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y,有300多篇原创 ...

  8. flink - 反压

    http://wuchong.me/blog/2016/04/26/flink-internals-how-to-handle-backpressure/ https://ci.apache.org/ ...

  9. LCD升压反压驱动电路

    在嵌入式系统里,较多场合需要LCD人机界面.分析以下LCD驱动电路. LCD_VIN是3.6~5V,经过DC/DC burst升压得到LCD_AVDD,LCD_AVDD为LCD需要的模拟电压,根据LC ...

随机推荐

  1. 【codeforces 761B】Dasha and friends

    time limit per test2 seconds memory limit per test256 megabytes inputstandard input outputstandard o ...

  2. 2019-10-10-优雅调试-REST-API-的工具

    title author date CreateTime categories 优雅调试 REST API 的工具 lindexi 2019-10-10 20:9:33 +0800 2019-10-1 ...

  3. mpvue的坑,持续更新-.-

    mpvue... 坑 怎么说呢,去github看一下,发现还是有很多问题没有解决... 不支持filter 亲,到现在还没有支持filter哦.只能用替代方法了,用computed或者渲染前先处理数据 ...

  4. the password has expired

    Oracle提示错误消息ORA-28001: the password has expired,是由于Oracle11G的新特性所致, Oracle11G创建用户时缺省密码过期限制是180天(即6个月 ...

  5. 2018.11.23 浪在ACM 集训队第六次测试赛

    2018.11.23 浪在ACM 集训队第六次测试赛 整理人:刘文胜 div 2: A: Jam的计数法 参考博客:[1] 万众 B:数列 参考博客: [1] C:摆花 参考博客: [1] D:文化之 ...

  6. CF1151div2(Round 553)

    CF1151div2(Round 553) 思路题大赛 A 少考虑了一种情况,到死没想到 B 貌似我随机化50000次,没找到就无解貌似也过了 感觉随随便便乱搞+分类讨论都可以过的样子 #includ ...

  7. hdu 6579 Operation (在线线性基)

    传送门 •题意 一个数组a有n个数 m个操作 操作① 询问$[l,r]$区间的异或值 操作② 在数组末尾追加一个数x,数组长度变为$n+1$ 其中$l,r$不直接给出,其中$l=l%n+1,r=r%n ...

  8. PRML第一章读书小结

    PRML第一章读书小结     第一章用例子出发,较为简单的引入了概率论.模型.决策.损失.信息论的问题,作为机器学习从业者,读PRML除了巩固已有基础,还受到了很多新的启发,下面将我收到的启发总结如 ...

  9. iOS-NSNotificationCenter通知原理解析

    一.基本概念 NSNotification和NSNotificationCenter是使用观察者模式来实现的用于跨层传递消息. NSNotificationCenter采用单例模式. 二.基本实现 通 ...

  10. XAMPP下MYSQL中文乱码问题的解决

    XAMPP下MYSQL中文乱码问题的解决 现象描述: 安装完成XAMMP后,内置有MySQL数据库. 新建好自己的数据库后通过hibernate往表里面添加一些中文信息时全部乱码变成“??”. 问题解 ...