Spark History Server 架构原理介绍

不念不忘少年蓝@ 2022-03-11 18:12 430阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  一、eventLog日志文件以及相关参数
     *   *  eventLog日志文件介绍
         *  相关配置参数
     *  二、两个定时任务
     *   *  解析eventLog日志文件线程
         *  清理过期的eventLog日志文件的线程
     *  三、History Server的架构
     *   *  缓存机制
     *  四、一些潜在的问题
     *   *  1. spark.history.retainedApplications 设置太大导致的OOM问题
         *  2. eventLog 日志文件过大导致的OOM问题
         *  3. History Server 突然不可用的问题
     *  附录

Spark History Server 是spark内置的一个http服务，通过 `sbin/sbin/start-history-server.sh`启动。History Server启动后，会监听一个端口，同时启动两个定时任务线程，分别用来解析eventLog日志文件和清理过期的eventLog日志文件。

Spark History Server启动后，我们可以直接在浏览器输入 [http://ip][http_ip]:port 访问。一般默认端口是18080

## 一、eventLog日志文件以及相关参数 ##

### eventLog日志文件介绍 ###

eventLog需要将配置`spark.eventLog.enabled`设置为true来开启，默认是关闭的。

开启这个配置后，当我们提交spark job到集群中运行时，之后spark job在运行过程中会不断的一些运行信息写到相关的日志文件中。具体的eventLog存放目录由配置`spark.eventLog.dir`决定的。

Spark job在运行中，会调用`EventLoggingListener#logEvent()`来输出eventLog内容。spark代码中定义了各种类型的事件，一旦某个事件触发，就会构造一个类型的Event，然后获取相应的运行信息并设置进去，最终将该event对象序列化成json字符串，追加到eventLog日志文件中。

**所以，eventLog日志文件是由一行一行的json串组成的，每一行json串都代表了一个事件**。如下图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMzMzIxMjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

在eventLog目录中，我们可以看到各个任务的eventLog日志文件

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMzMzIxMjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

eventLog日志的文件名组成是`APPID_ATTEMPTID`,其中带`.inprogress`的表示该任务还在运行中。

### 相关配置参数 ###

一般这些配置在放在`spark-defaults.conf`中

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>配置名称</th> 
   <th>默认值</th> 
   <th>备注</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>spark.eventLog.enabled</td> 
   <td>false</td> 
   <td>执行spark job时是否需要输出eventLog到指定目录，建议开启</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.eventLog.dir</td> 
   <td>/tmp/spark-events</td> 
   <td>eventLog输出的hdfs路径</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.fs.update.interval</td> 
   <td>10s</td> 
   <td>history server每隔一段时间就会检查一下eventLog日志目录下的文件是否发生变动，然后进行解析或者更新。如果想要更及时的查看到任务的最新信息，这个时间可以设置的短一些，但太短的周期也会加重服务器的负担。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.ui.maxApplication</td> 
   <td>intMaxValue</td> 
   <td>限制web界面最多查询多少个任务信息。该值如果设置的太小，会导致webUI上看不到排在后面的一些任务。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.ui.port</td> 
   <td>18080</td> 
   <td>history server监听端口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.fs.cleaner.enabled</td> 
   <td>false</td> 
   <td>是否开启过期eventLog日志清除，建议开启。否则eventLog就非常多</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.fs.cleaner.interval</td> 
   <td>1d</td> 
   <td>eventLog日志清除线程执行的周期。规定每隔多久检查一次eventLog并清除过期的eventLog日志</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.fs.cleaner.maxAge</td> 
   <td>7d</td> 
   <td>规定eventLog的过期时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.eventLog.compress</td> 
   <td>false</td> 
   <td>是否压缩eventLog日志文件。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.retainedApplications</td> 
   <td>50</td> 
   <td>在内存中缓存任务信息详情的个数，不建议设置的太大。后面就详细介绍这个缓存机制。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>spark.history.fs.numReplayThreads</td> 
   <td>ceil(cpu核数/4)</td> 
   <td>解析eventLog的线程数量</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 二、两个定时任务 ##

### 解析eventLog日志文件线程 ###

该线程在FsHistoryProvider调用startPolling()方法时，通过以下代码启动:

pool.scheduleWithFixedDelay(getRunner(checkForLogs), 0, UPDATE_INTERVAL_S, TimeUnit.SECONDS)

从上面的代码可以看出，该线程每隔一段时间就会执行checkForLogs方法。这个时间间隔由配置`spark.history.fs.update.interval`决定，默认是10s执行一次。

该线程启动后，会扫描`spark.eventLog.dir`目录下的所有文件，根据过滤条件筛选出需要解析的eventLog日志文件列表，**之后每一个eventLog日志文件都会开启一个线程去解析，这些线程会放到一个线程池中统一调度**。该线程池的大小由`spark.history.fs.numReplayThreads`配置决定，默认会根据服务器的cpu核数动态调整，公式为 `ceil(cpu核数/4)`。

过滤eventLog日志的相关代码：

// scan for modified applications, replay and merge them
          val logInfos: Seq[FileStatus] = statusList
            .filter { entry =>
              val prevFileSize = fileToAppInfo.get(entry.getPath()).map{_.fileSize}.getOrElse(0L)
              !entry.isDirectory() &&
                !entry.getPath().getName().startsWith(".") &&
                prevFileSize < entry.getLen() &&
                SparkHadoopUtil.get.checkAccessPermission(entry, FsAction.READ)
            }
            .flatMap { entry => Some(entry) }
            .sortWith { case (entry1, entry2) =>
              entry1.getModificationTime() >= entry2.getModificationTime()
          }

注意，这里的解析并不会解析整个eventLog文件信息，只会获取application相关的一些基本信息，如下：

val attemptInfo = new FsApplicationAttemptInfo(
              logPath.getName(),
              appListener.appName.getOrElse(NOT_STARTED),
              appListener.appId.getOrElse(logPath.getName()),
              appListener.appAttemptId,
              appListener.startTime.getOrElse(-1L),
              appListener.endTime.getOrElse(-1L),
              lastUpdated,
              appListener.sparkUser.getOrElse(NOT_STARTED),
              appCompleted,
              fileStatus.getLen()
            )

在所有的eventLog日志都解析成FsApplicationAttemptInfo后，这些信息都会被放到`applications`对象中。applications是一个`LinkedHashMap[String, FsApplicationHistoryInfo]`类型的Map。key是eventLog的路径。

### 清理过期的eventLog日志文件的线程 ###

该线程在FsHistoryProvider调用startPolling()方法时，通过以下代码启动:

pool.scheduleWithFixedDelay(getRunner(cleanLogs), 0, CLEAN_INTERVAL_S, TimeUnit.SECONDS)

从上面的代码可以看出，该线程每隔一段时间就会执行cleanLogs方法。这个时间间隔由配置`spark.history.fs.cleaner.interval`决定，默认是1天执行一次。

该线程启动后，会遍历内存中applications对象的所有item，然后获取`FsApplicationHistoryInfo.lastUpdated`的值，根据`spark.history.fs.cleaner.maxAge`配置判断是否过期，如果过期了就准备删了对应的eventLog日志文件。（**注意：这里遍历的对象是applications的item，而不是eventLog目录下的所有文件。另外，判断规则也不是获取eventLog日志文件的更新时间，而是FsApplicationHistoryInfo对象中的lastUpdated属性**）

## 三、History Server的架构 ##

History Server是基于内嵌的jetty来构建http服务的。

这里简单介绍一下jetty的架构，jetty架构的核心是Handler。一个请求过来时，会解析然后被封装成Request，之后会交给Server对象中的Handler处理。Server的Handler可以是各种各样类型的Handler，因为History Server里面注入的是ContextHandlerCollection，我们这里只介绍ContextHandlerCollection。这个类也是Handler的一个实现类，可以理解为是Handler的集合，**持有一系列Handler对象，同时还能起到路由器的作用**。ContextHandlerCollection基于ArrayTernaryTrie构造了一个字典树，用于快速匹配路径。当收到一个请求时，ContextHandlerCollection根据url找到对应的Handler，然后把请求交给这个Handler去处理。Handler里面封装了各种我们自己实现的Servlet，最终请求就落到了具体的那个Servlet上执行了。

![5c81d962e4b0afc74409dbd9.png_1552014506270][]

History Server在启动时，会往ContextHandlerCollection中加入一个ServletContextHandler，这里放着jersey的ServletContainer类，用来提供restful api。jersey会自动解析`org.apache.spark.status.api.v1`包下面的类，然后将对应的请求转发过去。

History Server启动时还会注册其他的handler，这里不多做介绍。

### 缓存机制 ###

**任务的applications信息是长期驻留在内存并不断更新的**。当我们在页面点击查看某个任务的运行详情时，History Server就会重新去解析对应eventLog日志文件，这时就是解析整个eventLog文件了，**然后将构建好的详情信息保存到缓存中**。它的缓存使用了guava的CacheLoader，缓存的个数限制由配置`spark.history.retainedApplications`决定，在将任务信息放入缓存的同时，History Server还会提前构建好这个任务的各种状态的sparkUI（也就是web界面），并创建好ServletContextHandler，然后放到ContextHandlerCollection中去。

我们可以通过阿里的arthas来观察一下ContextHandlerCollection的变化情况:

1.  服务刚启动时，就5个GzipHandler,他们的底层也都是ServletContextHandler。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMzMzIxMjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

1.  随意在WebUI上点击查看某个任务的详情信息后,我们可以看到增加了20来个的handler，大多都是和这个任务相关的handler。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMzMzIxMjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

1.  再点一个任务详情

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMzMzIxMjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

通过缓存任务详情信息以及UI，用户就可以很快的查看任务的各种维度的运行信息以及相关界面。

## 四、一些潜在的问题 ##

### 1. spark.history.retainedApplications 设置太大导致的OOM问题 ###

由于每个任务的详情信息数据量都比较大，有的任务能达到G级别。spark.history.retainedApplications如果设置的过大，很可能会导致java堆内存空间放不下这些信息，最终导致OOM。建议维持在默认值50即可。

### 2. eventLog 日志文件过大导致的OOM问题 ###

就算spark.history.retainedApplications设置的很小，但是有些时候任务产生的eventLog本身就很大，比如一个eventLog日志就达到10G。只要解析几个类似的eventLog并缓存，就可能造成OOM了。对于这种情况，我们可以通过修改spark的源码来解决，目前可以通过2个方面入手：

*  在eventLog解析线程过滤处加一个过滤条件，即eventLog文件大小大于100M的我们就过滤不处理。即过滤代码中加上`entry.getLen()<104857600`。
 *  找出eventLog日志太大的原因，比如我们集群是由于Accumulator的信息过多，所以可以修改`JsonProtocol#accumulablesToJson()`方法，在spark job运行时不统计Accumulator的信息

### 3. History Server 突然不可用的问题 ###

表现为history页面无数据，抓了一下包，发现所有的请求都被转发到首页对应的那个handler中去了。也就是所有的请求都返回了首页的html内容。比如在浏览器输入 “/xxxx/xxx/xxx/xx” 也被转发到了 “/”。**归根究底就是jetty的路由问题。**

经过观察，发现当ContextHandlerCollection中的handler到达一定数量，就会发生这种情况。一般当handler数量达到14000就可能导致jetty路由失效。

目前可以通过调小`spark.history.retainedApplications`来控制handler的数量，因为缓存一个任务的详情会增加23个handler，因此理论上将spark.history.retainedApplications控制在500以下都可以认为是安全的。

**经测试，将spark.history.retainedApplications从1000调整到100后，不会发生类似问题**。

**目前还未找到jetty路由失效的真正原因**。

## 附录 ##

[jetty架构详解][jetty]

[JMV进程诊断利器—arthas 介绍][JMV_arthas]

[http_ip]: http://ip
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMzMzIxMjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220311/dc2196c29c384b0ea349b688a3be5c2a.png
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[5c81d962e4b0afc74409dbd9.png_1552014506270]: /images/20220311/35a1078fb008434491b09795db14478c.png
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[jetty]: https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-jetty
[JMV_arthas]: https://blog.csdn.net/u013332124/article/details/84888074