Spark Core 的核心理论

1. Spark Core的核心功能

 (1)SparkContext:

   通常而言，DriverApplication 的执行与输出都是通过SparkContext完成的，在正式提交Application 之前，首先需要初始化SparkContext。SparkContext隐藏了网络通信、分布式部署、消息通信、存储能力、计算能力、缓存、测量系统、文件服务、web服务等内容。应用程序的开发者只需要使用SparkContext 提供的API完成功能开发。
  一个application ---> 一个或者多个job----->一个或者多个stage----->多个task
  SparkContext 内置的DAGScheduler 负责去创建Job，将一个application转化成为多个Job。（相应的Job的划分，是看应用程序中，执行了多少个action算子）
  SparkContext 内置的TaskScheduler ：负责进行任务的派发，发送到相应的节点，执行task。

 (2)存储体系:

   Spark优先考虑使用节点的内存作为存储，当内存不足时槽考虑使用磁盘，这极大的减少了磁盘I/O，提升了执行的效率，使得Spark适用于实时计算、流式计算等场景。此外，Spark还提供了以内存为中心的高容错的分布式文件系统Tachyon ，供用户选择。

 (3)计算引擎:

   计算引擎由 SparkContext 中的 DAGScheduler、RDD 以及具体节点上的 Executor 负责执行的 Map 和 Reduce 任务组成。DAGScheduler 和 RDD 虽然位于 SparkContext 内部，但是在任务正式提交与执行之前将Job 中的 RDD 组织成有向无环图（简称 DAG）、并对 Stage 进 行划分决定了任务执行阶段任务的数量、迭代计算、shuffle 等过程。

 (4)部署模式:

   单节点不足以提供足够的存储计算能力，所以作为大数据处理的Spark在SparkContext的TaskScheduler 组件中提供了，Standalone 部署模式的实现和YANR、Mesos 等分布式资源管理系统的支持。除了可用于实际生产环境 的 Standalone、YARN、Mesos、kubernetes、Cloud 等部署模式外，Spark 还提供了 Local 模式和 local-cluster 模式便于开发和调试。
  Standalone、YARN、Mesos、kubernetes、Cloud：用于分布式生产场景。
  Local用于本地测试。
 

2. Spark 集群架构：

   Cluster Manager：spark集群的管理者，主要负责资源你的分配与管理。集群管理分配的资源属于一级分配，它将各个worker上的内存、CPU，等资源分配给应用程序，但是并不对executor的资源分配。目前：Standalone、YARN、Mesos、K8S，EC2 等都可以作为 Spark 的集群管理器。
   Master：spark集群的主节点。
   Worker：Spark集群的工作节点，对spark应用程序来说，由集群管理器分配得到资源的worker主要负责以下工作：创建 Executor，将资源和任务进一步分配给 Executor，同步资源信息给 Cluster Manager。
   Executor：执行计算任务的进程。主要负责执行任务，以及与 Worker、Driver Application 的信息同步。（主要是初始化一个线程池，调度其中的线程执行相应的计算任务）
   Driver Appication：客户端驱动程序，也可以理解为客户端的应用程序，用于将任务程序转化为RDD和DAG，并与Cluster Manager 进行通信与调度，其中SparkContext这个对象的创建就是在Driver Appication中。
  Deploy mode：部署的模式，在写好的代码，提交到集群中运行时：--master 指定资源的管理器。
其中常见的有yarn，在使用yarn的方式进行任务提交的时候，通常必须配置另一个参数：--deploy-mode client/cluster 有client和cluster两种。
client，表示就把Driver程序，放在提交的节点。
cluster 表示把Driver程序，放在集群中的任意节点。Driver程序决定了SparkContext对象在哪里创建。
 
各个角色之间的关系：
    
   Spark 计算平台有两个重要角色，Driver 和 executor，不论是 StandAlone 模式还是 YARN 模式， 都是 Driver 充当 Application 的 master 角色，负责任务执行计划生成和任务分发及调度； executor 充当 worker 角色，负责实际执行任务的 task，计算的结果返回 Driver。
 

3. Spark 编程模型：

 (1)spark应用程序从编写到输出的流程:

   - 用户使用SparkContext 提供的 API（常用的有 textFile、sequenceFile、runJob、stop 等） 编写Driver Application程序。
   - 使用sparkContext对象提交的用户应用程序，首先会使用 BlockManager 和 BroadcastManager 将任务的资源配置进行广播。然后由 DAGScheduler 将任务转换为 RDD 并组织成 DAG， DAG 还将被划分为不同的 Stage。最后由 TaskScheduler 借助 ActorSystem 将任务提交给集群管理器（ClusterManager）。
   - 集群管理器（ClusterManager）给任务分配资源，即将具体任务分配到 Worker 上，Worker 创建 Executor 来处理任务的运行。Standalone、YARN、Mesos、kubernetes、EC2 等都可以作 为 Spark 的集群管理器。

 (2)spark计算模型:

   RDD 可以看做是对各种数据计算模型的统一抽象，Spark 的计算过程主要是 RDD 的迭代计算 过程，如上图。RDD 的迭代计算过程非常类似于管道。分区数量取决于 partition 数量的设定，每个分区的数据只会在一个 Task 中计算。所有分区可以在多个机器节点的 Executor 上 并行执行。