简介
参见Spark Stream 学习 中对spark stream 和storm 对比一节,有以下几点:
- 分布式计算系统,都是用户以代码的方式预定义好计算逻辑,系统将计算 下发到各个节点。这一点都是一样的,不同处是对外提供的抽象不同。比如spark的
rdd.filter(function1).map(function2)
,而在storm 中则可能是 两个bolt - 任务分片:有的计算 逻辑在一个节点即可执行完毕,比如不涉及分区的spark rdd,或分布式运行一个shell。有的计算逻辑则 拆分到不同节点,比如storm和mapreduce。此时系统就要做好 调度和协调。
常规业务系统也是分布式系统
最近研究一个系统设计方案,学习spark、storm等,包括跟同事交流,有以下几个感觉
- 我们平时的系统其实也是分布式系统,若是归纳起来, 很多做法跟分布式系统差不多。比如你通过jdbc 访问mysql,spark 也是,spark rdd 做数据处理,我们又何尝不是。因此,特定的业务上,也没必要一定套spark、storm这些,系统的瓶颈有时也不是 spark、storm 可以解决的。
- 笔者以前熟悉的项目,都是一个个独立的节点,节点是按功能划分的,谈不上主次,几个功能的节点组合形成架构。分布式系统也包括多个节点,但通常有Scheduler和Executor,业务功能都由Executor 完成,Scheduler 监控和调度Executor。
- spark、storm 这些系统 一个很厉害的地方在于,抽象架设在分布式环境下。比如spark 的rdd,storm的topology/spout/bolt 这些。笔者以前的业务系统也有抽象,但抽象通常在单机节点内。
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部署方式上,也跟笔者熟悉的tomcat、springboot jar 有所不同
- 代码本身是一个进程,即定了main 函数
- 通常有一个额外的提交工作比如spark-submit 等
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JStorm概叙 & 应用场景 中有一句话:
- 从应用的角度,JStorm应用是一种遵守某种编程规范的分布式应用。
- 从系统角度, JStorm是一套类似MapReduce的调度系统。
- 从数据的角度,JStorm是一套基于流水线的消息处理机制。
- 既然大致差不多,通常也可以用storm 来优化甚至 替换 业务系统的一些设计。比如storm 确实 减少或隐藏了 数据流转中的序列化、失败重试等问题。
分布式系统也有点常规系统的意思
- 在storm中, Topology 的定义是一个Thrift结构,并且Nimbus 就是一个Thrift 服务
计算 与 数据
- 计算与数据 不在一个地方,比如常规业务系统,很少业务和数据库是同一台机器
-
计算和数据在一起
- 计算跟着数据走,比如hadoop、spark等,当然,必要的时候数据还得挪挪窝。
- 数据跟跟着计算走,比如storm。这也是为什么,我们不建议在storm 中调用rpc,因为这样 就又是将 storm 退化为常规业务系统。
- 数据和计算放在一起,这是性能最高的方式。不是通过rpc 去各地强拉数据源,而是将各路数据推向 同一个位置,计算只管 处理数据即可。
学习路径
学习分布式应用系统的路径最好是
- 一个简单的任务分发系统。将一个可执行文件、main函数 下发到一台 特定主机并执行。
- 下发代码, 上一点是下发main函数,工作节点收到后直接另起进程运行就行了。下发代码即,工作节点另起 线程执行。这其实跟rpc 差不多,只是rpc 事先定义好了函数和接口,逻辑比较受限。
- 监控任务节点、可执行任务运行监控、重启等
- 下发一个复杂任务,这个任务需要多个任务节点 协作执行,这需要任务节点间通信等
- 学习storm,相对通用的复杂任务抽象,高效的节点间通信机制等
- 学习hadoop,节点间通信 直接成了 读写分布式文件系统,使得对外抽象得以简化。
- 学习spark,节点间 通信直接成了“内存复制”,并利用函数式思想,简化了对外api
将计算异地执行
类结构
com.hll.dist
common
Constants
Context
io
InputFormat
OutputFormat
DefaultInputFormat
DefaultOutputFormat
scheduler
Runner
WorkerClient
WorkerRunnable
WorkerServer
task
ProcessLogic
TaskProcessor
userapp
UserApp
WordCount
有以下几点
- 该项目只实现了 java 代码传输和远程执行
- WorkerClient 发送数据,WorkerServer 接收数据并执行
-
WorkerClient 发送了三个数据
- jar包(在实际的业务中,代码通常依赖很多第三方jar)
- conf 数据,此处是一个hashMap
- 启动命令:
java -cp xx/job.jar com.hll.dist.task.TaskProcessor
-
WorkerServer 是一个socket server
- 接收jar 包存在本地
- 接收 conf,以文件形式存在本地
- 现在,WorkerServer 所在节点 具备了 可执行文件及 配置数据。
- 接收命令,
Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);
另起进程 执行java -cp xx/job.jar com.hll.dist.task.TaskProcessor
TaskProcessor 逻辑
- 根据约定目录 读取conf,并反序列化为 HashMap
-
从conf 中读取输入源 配置,并实例化 输入源
Class<?> inputFormatClass = Class.forName(conf.get(Constants.INPUT_FORMAT)); InputFormat inputFormat= (InputFormat) inputFormatClass.newInstance(); inputFormat.init(context);
- 从conf 中读取 逻辑类名,也就是WordCount,并实例化
-
驱动输入源 读取数据,并调用 逻辑类执行
while (inputFormat.hasNext()){ int key = inputFormat.nextKey(); String value = inputFormat.nextValue(); processLogic.process(key,value,context); } - 从conf 中读取输出配置,并实例化 输出
OutputFormat outputFormat= (OutputFormat) outputFormatClass.newInstance();
outputFormat.write(context);
- 退出
该项目是为了demo 展示的一个特例,从中可以看到
- worker 在demo 中只是一个 socket 服务端,socket handler 的逻辑逻辑 就是 接收文件和 Runtime.exec 启动子进程。从这个角度看,这与web request ==> web server ==> rpc service) 并无不同。
- WorkClient 向 worker 节点 传输了 jar 文件、配置文件和 运行指令。worker 节点 有输入输出、有配置、有计算逻辑(jar)
- 子进程 的计算逻辑 从代码上 分为两部分,业务逻辑抽取为wordcount。驱动逻辑则负责外围的输入、输出、Context 封装等工作。(以前一直在困惑 如何将wordcount交付给 节点执行,现在看,节点运行的 根本不是wordcount本身,wordcount 支持其中一环)
- conf 在这里像是一个dsl文件,worker 节点 根据conf 这个dsl 文件加载数据、加载类(计算逻辑) 执行即可
在实践中
- 感觉无需 向worker 节点发送完整jar,对于特定业务,只需将wordcount.class 及其依赖jar 发往 worker 节点即可。
- 在分布式环境下,容错、通信等都是通用的,用户只需关注 数据的处理逻辑(也就是wordcount)。从某种角度来说,worker 节点准备好 class 运行的上下文(输入,输出和线程驱动),驱动节点只要告知 类名即可 驱动业务执行。从分布式业务中暴露 几个业务逻辑 与 单机环境下暴露业务逻辑(比如netty),并无不同之处。
节点之间的协作
基于上一节,我们设想下 类似mapreduce的 效果如何实现。一个节点运行map,然后另一个节点执行reduce,最后输出结果。
简单点,不考虑容错、健壮及通信、运行效率
- 驱动节点 与 jobTrack 交互,获知在哪个机器上执行 map,哪个机器上 执行reduce
- 将 conf、map.class 及其 依赖jar 发往 worker 节点,运行完毕后,向驱动节点 汇报结果。
- 驱动节点同时命令 map 的worker 节点将map 结果 发往 reduce worker 节点,驱动节点将conf、reduce.class 及其依赖jar 发往 worker 节点,运行完毕后,向驱动节点 汇报结果。
后续 笔者会根据 storm 等源码的阅读 继续重试该文档,包括但不限于
- 通信方式
- 容错方式
- 监控