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在 Mesos 上运行 Spark

Spark 可以运行在 Apache Mesos 管理的硬件集群上。

使用 Mesos 部署 Spark 的优点包括：

  • Spark 与其他的 frameworks（框架） 之间的 dynamic partitioning（动态分区）
  • 在 Spark 的多个实例之间的 scalable partitioning（可扩展分区）

运行原理

在一个 standalone 集群部署中，下图中的集群的 manager 是一个 Spark master 实例。当使用 Mesos 时，Mesos master 会将 Spark master 替换掉，成为集群 manager。

Spark 集群组件

现在当 driver 创建一个作业并开始执行调度任务时，Mesos 会决定什么机器处理什么任务。因为 Mesos 调度这些短期任务时会将其他的框架考虑在内，多个框架可以共存在同一个集群上，而不需要求助于一个 static partitioning of resources（资源的静态分区）。

要开始，请按照以下步骤安装 Mesos 并通过 Mesos 部署 Spark 作业。

安装 Mesos

Spark 2.2.0 专门为 Mesos 1.0.0 或更新的版本并且不需要 Mesos 的任何特殊补丁。

如果您已经有一个 Mesos 集群正在运行着，您可以跳过这个 Mesos 安装的步骤。

否则，安装 Mesos for Spark 与安装 Mesos for 其他框架是没有区别的。您可以通过源码或者 prebuilt packages（预构建软件安装包）来安装 Mesos。

从源码安装

通过源码安装 Apache Mesos，请按照以下步骤：

  1. 从镜像网站 mirror 下载一个 Mesos 发行版。
  2. 按照 Mesos 的 快速开始 页面来编译和安装 Mesos。

注意: 如果您希望运行 Mesos 并且又不希望将其安装在您的系统的默认路径（例如，如果您没有安装它的管理权限），将 --prefix 选项传入 configure 来告知它安装在什么地方。例如，将 --prefix=/home/me/mesos 传入。默认情况下，前缀是 /usr/local。

第三方软件包

Apache Mesos 只发布了源码的发行版本，而不是 binary packages（二进制包）。但是其他的第三方项目发布了 binary releases（二进制发行版本），可能对设置 Mesos 有帮助。

其中之一是 Mesosphere。使用 Mesosphere 提供的 binary releases（二进制发行版本）安装 Mesos：

  1. 从 下载页面 下载 Mesos 安装包
  2. 按照他们的说明进行安装和配置

Mesosphere 安装文档建议安装 ZooKeeper 来处理 Mesos master 故障切换，但是 Mesos 可以在没有 ZooKeeper 的情况下使用 single master。

验证

要验证 Mesos 集群是否已经准备好用于 Spark，请导航到 Mesos master 的 webui 界面，端口是： :5050 来确认所有预期的机器都在 slaves 选项卡中。

连接 Spark 到 Mesos

要使用 Spark 中的 Mesos，您需要一个 Spark 的二进制包放到 Mesos 可以访问的地方，然后一个 Spark driver 程序配置来连接 Mesos。

或者，您也可以将 Spark 安装在所有 Mesos slaves 中的相同位置，并且配置 spark.mesos.executor.home（默认是 SPARK_HOME）来指向该位置。

上传 Spark 包

当 Mesos 第一次在 Mesos slave 上运行任务的时候，这个 slave 必须有一个 Spark binary package（Spark 二进制包）用于执行 Spark Mesos executor backend（执行器后端）。Spark 软件包可以在任何 Hadoop 可访问的 URI 上托管，包括 HTTP 通过 http://，Amazon Simple Storage Service 通过 s3n://，或者 HDFS 通过 hdfs://。

要使用预编译的包：

  1. 从 Spark 的 下载页面 下载一个 Spark binary package（Spark 二进制包）
  2. 上传到 hdfs/http/s3

要托管在 HDFS 上，使用 Hadoop fs put 命令：hadoop fs -put spark-2.2.0.tar.gz /path/to/spark-2.2.0.tar.gz

或者如果您正在使用着一个自定义编译的 Spark 版本，您将需要使用 在 Spark 源码中的 tarball/checkout 的 dev/make-distribution.sh 脚本创建一个包。

  1. 按照说明 这里 来下载并构建 Spark。
  2. 使用 ./dev/make-distribution.sh --tgz 创建一个 binary package（二进制包）
  3. 将归档文件上传到 http/s3/hdfs

使用 Mesos Master URL

对于一个 single-master Mesos 集群，Mesos 的 Master URLs 是以 mesos://host:5050 的形式表示的，或者对于 使用 ZooKeeper 的 multi-master Mesos 是以 mesos://zk://host1:2181,host2:2181,host3:2181/mesos 的形式表示。

Client Mode（客户端模式）

在客户端模式下，Spark Mesos 框架直接在客户端机器上启动，并等待 driver 输出。

driver 需要在 spark-env.sh 中进行一些配置才能与 Mesos 进行交互：

  1. 在 spark-env.sh 中设置一些环境变量：
    • export MESOS_NATIVE_JAVA_LIBRARY=<path to libmesos.so>. 这个路径通常是 <prefix>/lib/libmesos.so 默认情况下前缀是 /usr/local。请参阅上边的 Mesos 安装说明。在 Mac OS X 上，这个 library 叫做 libmesos.dylib 而不是 libmesos.so。
    • export SPARK_EXECUTOR_URI=<URL of spark-2.2.0.tar.gz uploaded above>。
  2. 还需要设置 spark.executor.uri 为 <URL of spark-2.2.0.tar.gz>。

现在，当针对集群启动一个 Spark 应用程序时，在创建 SparkContext 时传递一个 mesos:// URL 作为 master。例如：

val conf = new SparkConf()
  .setMaster("mesos://HOST:5050")
  .setAppName("My app")
  .set("spark.executor.uri", "<path to spark-2.2.0.tar.gz uploaded above>")
val sc = new SparkContext(conf)

(您还可以在 conf/spark-defaults.conf 文件中使用 spark-submit 并且配置 spark.executor.uri )

运行 shell 的时候，spark.executor.uri 参数从 SPARK_EXECUTOR_URI 继承，所以它不需要作为系统属性冗余地传入。

./bin/spark-shell --master mesos://host:5050

Cluster mode（集群模式）

Spark on Mesos 还支持 cluster mode（集群模式），其中 driver 在集群中启动并且 client（客户端）可以在 Mesos Web UI 中找到 driver 的 results。

要使用集群模式，你必须在您的集群中通过 sbin/start-mesos-dispatcher.sh 脚本启动 MesosClusterDispatcher，传入 Mesos master URL（例如：mesos://host:5050）。这将启动 MesosClusterDispatcher 作为在主机上运行的守护程序。

如果您喜欢使用 Marathon 来运行 MesosClusterDispatcher，您需要在 foreground（前台）运行 MesosClusterDispatcher（即 bin/spark-class org.apache.spark.deploy.mesos.MesosClusterDispatcher）。注意，MesosClusterDispatcher 尚不支持 HA 的多个实例。

MesosClusterDispatcher 还支持将 recovery state（恢复状态）写入 Zookeeper。这将允许 MesosClusterDispatcher 能够在重新启动时恢复所有提交和运行的 containers（容器）。为了启用这个恢复模式，您可以在 spark-env 中通过配置 spark.deploy.recoveryMode 来设置 SPARK_DAEMON_JAVA_OPTS 和相关的 spark.deploy.zookeeper.* 配置。有关这些配置的更多信息，请参阅配置 doc。

从客户端，您可以提交一个作业到 Mesos 集群，通过执行 spark-submit 并指定 MesosClusterDispatcher 的 master URL（例如：mesos://dispatcher:7077）。您可以在 Spark cluster Web UI 查看 driver 的状态。

例如：

./bin/spark-submit \
  --class org.apache.spark.examples.SparkPi \
  --master mesos://207.184.161.138:7077 \
  --deploy-mode cluster \
  --supervise \
  --executor-memory 20G \
  --total-executor-cores 100 \
  http://path/to/examples.jar \
  1000

请注意，传入到 spark-submit 的 jars 或者 python 文件应该是 Mesos slaves 可访问的 URIs，因为 Spark driver 不会自动上传本地 jars。

Mesos 运行模式

Spark 可以以两种模式运行 Mesos： “coarse-grained（粗粒度）”（默认）和 “fine-grained（细粒度）”（不推荐）。

Coarse-Grained（粗粒度）

在 “coarse-grained（粗粒度）模式下，每个 Spark 执行器都作为单个 Mesos 任务运行。Spark 执行器的大小是根据下面的配置变量确定的：

  • Executor memory（执行器内存）：spark.executor.memory
  • Executor cores（执行器核）：spark.executor.cores
  • Number of executors（执行器数量）：spark.cores.max/spark.executor.cores

请参阅 Spark 配置 页面来了解细节和默认值。

当应用程序启动时，执行器就会高涨，直到达到 spark.cores.max。如果您没有设置 spark.cores.max，Spark 应用程序将会保留 Mesos 提供的所有的资源，因此我们当然会敦促您在任何类型的多租户集群上设置此变量，包括运行多个并发 Spark 应用程序的集群。

调度程序将会在提供的 Mesos 上启动执行器循环给它，但是没有 spread guarantees（传播保证），因为 Mesos 不提供这样的保证在提供流上。

在这个模式下 spark 执行器将遵守 port（端口）分配如果这些事由用户提供的。特别是如果用户在 Spark 配置中定义了 spark.executor.port 或者 spark.blockManager.port，mesos 调度器将检查有效端口的可用 offers 包含端口号。如果没有这样的 range 可用，它会不启动任何任务。如果用户提供的端口号不受限制，临时端口像往常一样使用。如果用户定义了一个端口，这个端口实现意味着 one task per host（每个主机一个任务）。在未来网络中，isolation 将被支持。

粗粒度模式的好处是开销要低得多，但是在应用程序的整个持续时间内保留 Mesos 资源的代价。要配置您的作业以动态调整资源需求，请参阅 动态分配。

Fine-Grained (deprecated)（细粒度，不推荐）

注意: Spark 2.0.0 中的细粒度模式已弃用。为了一些优点，请考虑使用 动态分配 有关完整的解释，请参阅 SPARK-11857。

在细粒度模式下，Spark 执行器中的每个 Spark 任务作为单独的 Mesos 任务运行。这允许 Spark 的多个实例（和其他框架）以非常细的粒度来共享 cores（内核），其中每个应用程序在其上升和下降时获得更多或更少的核。但是它在启动每个任务时增加额外的开销。这种模式可能不适合低延迟要求，如交互式查询或者提供 web 请求。

请注意，尽管细粒度的 Spark 任务在它们终止时将放弃内核，但是他们不会放弃内存，因为 JVM 不会将内存回馈给操作系统。执行器在空闲时也不会终止。

要以细粒度模式运行，请在您的 SparkConf 中设置 spark.mesos.coarse 属性为 false。:

conf.set("spark.mesos.coarse", "false")

您还可以使用 spark.mesos.constraints 在 Mesos 资源提供上设置基于属性的约束。默认情况下，所有资源 offers 都将被接受。

conf.set("spark.mesos.constraints", "os:centos7;us-east-1:false")

例如，假设将 spark.mesos.constraints 设置为 os:centos7;us-east-1:false，然后将检查资源 offers 以查看它们是否满足这两个约束，然后才会被接受以启动新的执行器。

Mesos Docker 支持

Spark 可以通过在您的 SparkConf 中设置属性 spark.mesos.executor.docker.image 来使用 Mesos Docker 容器。

所使用的 Docker 图像必须有一个适合的版本的 Spark 已经是图像的一部分，也可以通过通常的方法让 Mesos 下载 Spark。

需要 Mesos 的 0.20.1 版本或者更高版本。

请注意，默认情况下，如果 agent（代理程序中）的 Mesos 代理已经存在，则 Mesos agents 将不会 pull 图像。如果您使用 mutable image tags（可变图像标签）可以将 spark.mesos.executor.docker.forcePullImage 设置为 true，以强制 agent 总是在运行执行器之前拉取 image。Force pulling images（强制拉取图像）仅在 Mesos 0.22 版本及以上版本中可用。

集成 Hadoop 运行

您可以在现有的 Hadoop 集群集成运行 Spark 和 Mesos，只需要在机器上启动他们作为分开的服务即可。要从 Spark 访问 Hadoop 数据，需要一个完整的 hdfs:// URL（通常为 hdfs://&lt;namenode&gt;:9000/path），但是您可以在 Hadoop Namenode web UI 上找到正确的 URL。

此外，还可以在 Mesos 上运行 Hadoop MapReduce，以便在两者之间实现更好的资源隔离和共享。在这种情况下，Mesos 将作为统一的调度程序，将 Core 核心分配给 Hadoop 或 Spark，而不是通过每个节点上的 Linux 调度程序共享资源。请参考 Hadoop on Mesos。

使用 Mesos 动态分配资源

Mesos 仅支持使用粗粒度模式的动态分配，这可以基于应用程序的统计信息调整执行器的数量。有关一般信息，请参阅 Dynamic Resource Allocation。

要使用的外部 Shuffle 服务是 Mesos Shuffle 服务。它在 Shuffle 服务之上提供 shuffle 数据清理功能，因为 Mesos 尚不支持通知另一个框架的终止。要启动它，在所有从节点上运 $SPARK_HOME/sbin/start-mesos-shuffle-service.sh，并将 spark.shuffle.service.enabled 设置为true。

这也可以通过 Marathon，使用唯一的主机约束和以下命令实现：bin/spark-class org.apache.spark.deploy.mesos.MesosExternalShuffleService。

配置

有关 Spark 配置的信息，请参阅 配置页面。以下配置特定于 Mesos 上的 Spark。

Spark 属性
Property Name（属性名称） Default（默认） Meaning（含义）
spark.mesos.coarse true 如果设置为true，则以 “粗粒度” 共享模式在 Mesos 集群上运行，其中 Spark 在每台计算机上获取一个长期存在的 Mesos 任务。如果设置为false，则以 “细粒度” 共享模式在 Mesos 集群上运行，其中每个 Spark 任务创建一个 Mesos 任务。'Mesos Run Modes' 中的详细信息。
spark.mesos.extra.cores 0 设置执行程序公布的额外核心数。这不会导致分配更多的内核。它代替意味着执行器将“假装”它有更多的核心，以便驱动程序将发送更多的任务。使用此来增加并行度。此设置仅用于 Mesos 粗粒度模式。
spark.mesos.mesosExecutor.cores 1.0 （仅限细粒度模式）给每个 Mesos 执行器的内核数。这不包括用于运行 Spark 任务的核心。换句话说，即使没有运行 Spark 任务，每个 Mesos 执行器将占用这里配置的内核数。该值可以是浮点数。
spark.mesos.executor.docker.image (none) 设置 Spark 执行器将运行的 docker 映像的名称。所选映像必须安装 Spark，以及兼容版本的 Mesos 库。Spark 在图像中的安装路径可以通过 spark.mesos.executor.home 来指定; 可以使用 spark.executorEnv.MESOS_NATIVE_JAVA_LIBRARY 指定 Mesos 库的安装路径。
spark.mesos.executor.docker.forcePullImage false 强制 Mesos 代理拉取 spark.mesos.executor.docker.image 中指定的图像。默认情况下，Mesos 代理将不会拉取已经缓存的图像。
spark.mesos.executor.docker.parameters (none) 在使用 docker 容器化器在 Mesos 上启动 Spark 执行器时，设置将被传递到 docker run 命令的自定义参数的列表。此属性的格式是逗号分隔的键/值对列表。例：
key1=val1,key2=val2,key3=val3
spark.mesos.executor.docker.volumes (none) 设置要装入到 Docker 镜像中的卷列表，这是使用 spark.mesos.executor.docker.image 设置的。此属性的格式是以逗号分隔的映射列表，后面的形式传递到 docker run -v。这是他们采取的形式：
[host_path:]container_path[:ro\|:rw]
spark.mesos.task.labels (none) 设置 Mesos 标签以添加到每个任务。标签是自由格式的键值对。键值对应以冒号分隔，并用逗号分隔多个。Ex. key:value,key2:value2.
spark.mesos.executor.home driver side SPARK_HOME 在 Mesos 中的执行器上设置 Spark 安装目录。默认情况下，执行器将只使用驱动程序的 Spark 主目录，它们可能不可见。请注意，这只有当 Spark 二进制包没有通过 spark.executor.uri 指定时才是有意义的。
spark.mesos.executor.memoryOverhead executor memory * 0.10, with minimum of 384 以每个执行程序分配的额外内存量（以 MB 为单位）。默认情况下，开销将大于 spark.executor.memory 的 384 或 10%。如果设置，最终开销将是此值。
spark.mesos.uris (none) 当驱动程序或执行程序由 Mesos 启动时，要下载到沙箱的 URI 的逗号分隔列表。这适用于粗粒度和细粒度模式。
spark.mesos.principal (none) 设置 Spark 框架将用来与 Mesos 进行身份验证的主体。
spark.mesos.secret (none) 设置 Spark 框架将用来与 Mesos 进行身份验证的机密。
spark.mesos.role * 设置这个 Spark 框架对 Mesos 的作用。角色在 Mesos 中用于预留和资源权重共享。
spark.mesos.constraints (none) 基于属性的约束对 mesos 资源提供。默认情况下，所有资源优惠都将被接受。有关属性的更多信息，请参阅 Mesos Attributes & Resources
  • 标量约束与 “小于等于” 语义匹配，即约束中的值必须小于或等于资源提议中的值。
  • 范围约束与 “包含” 语义匹配，即约束中的值必须在资源提议的值内。
  • 集合约束与语义的 “子集” 匹配，即约束中的值必须是资源提供的值的子集。
  • 文本约束与 “相等” 语义匹配，即约束中的值必须完全等于资源提议的值。
  • 如果没有作为约束的一部分存在的值，则将接受具有相应属性的任何报价（没有值检查）。
    		•
    spark.mesos.containerizer docker 这只影响 docker containers，而且必须是 "docker" 或 "mesos"。Mesos 支持两种类型 docker 的 containerizer："docker" containerizer，和首选 "mesos" containerizer。在这里阅读更多：http://mesos.apache.org/documentation/latest/container-image/
    spark.mesos.driver.webui.url (none) 设置 Spark Mesos 驱动程序 Web UI URL 以与框架交互。如果取消设置，它将指向 Spark 的内部 Web UI。
    spark.mesos.driverEnv.[EnvironmentVariableName] (none) 这仅影响以群集模式提交的驱动程序。添加由EnvironmentVariableName指定的环境变量驱动程序进程。用户可以指定多个这些设置多个环境变量。
    spark.mesos.dispatcher.webui.url (none) 设置 Spark Mesos 分派器 Web UI URL 以与框架交互。如果取消设置，它将指向 Spark 的内部 Web UI。
    spark.mesos.dispatcher.driverDefault.[PropertyName] (none) 设置驱动程序提供的默认属性通过 dispatcher。例如，spark.mesos.dispatcher.driverProperty.spark.executor.memory=32g 导致在群集模式下提交的所有驱动程序的执行程序运行在 32g 容器中。
    spark.mesos.dispatcher.historyServer.url (none) 设置history server。然后，dispatcher 将链接每个驱动程序到其条目在历史服务器中。
    spark.mesos.gpus.max 0 设置要为此作业获取的 GPU 资源的最大数量。请注意，当没有找到 GPU 资源时，执行器仍然会启动因为这个配置只是一个上限，而不是保证数额。
    spark.mesos.network.name (none) 将 containers 附加到给定的命名网络。如果这个作业是在集群模式下启动，同时在给定的命令中启动驱动程序网络。查看 Mesos CNI 文档了解更多细节。
    spark.mesos.fetcherCache.enable false 如果设置为 true，则所有 URI（例如：spark.executor.uri，     spark.mesos.uris）将被<a     HREF = "http://mesos.apache.org/documentation/latest/fetcher/"> Mesos      Fetcher Cache</a>

    故障排查和调试

    在调试中可以看的地方：

    • Mesos Master 的端口：5050
      • Slaves 应该出现在 Slaves 那一栏
      • Spark 应用应该出现在框架那一栏
      • 任务应该出现在在一个框架的详情
      • 检查失败任务的 sandbox 的 stdout 和 stderr
    • Mesos 的日志
      • Master 和 Slave 的日志默认在：/var/log/mesos 目录

    常见的陷阱:

    • Spark assembly 不可达/不可访问
      • Slave 必须可以从你给的 http://，hdfs:// 或者 s3n:// URL 地址下载的到 Spark 的二进制包
    • 防火墙拦截通讯
      • 检查信息是否是连接失败
      • 临时禁用防火墙来调试，然后戳出适当的漏洞
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