一、Spark内存管理模式
Spark有两种内存管理模式,静态内存管理(Static MemoryManager)和动态(统一)内存管理(Unified MemoryManager)。动态内存管理从Spark1.6开始引入,在SparkEnv.scala中的源码可以看到,Spark目前默认采用动态内存管理模式,若将spark.memory.useLegacyMode设置为true,则会改为采用静态内存管理。
1 | // SparkEnv.scala |
二、Spark动态内存管理空间分配
相比于Static MemoryManager模式,Unified MemoryManager模型打破了存储内存和运行内存的界限,使每一个内存区能够动态伸缩,降低OOM的概率。由上图可知,executor JVM内存主要由以下几个区域组成:
- (1)Reserved Memory(预留内存):这部分内存预留给系统使用,默认为300MB,可通过spark.testing.reservedMemory进行设置。
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2// UnifiedMemoryManager.scala
private val RESERVED_SYSTEM_MEMORY_BYTES = 300 * 1024 * 1024
另外,JVM内存的最小值也与reserved Memory有关,即minSystemMemory = reserved Memory1.5,即默认情况下JVM内存最小值为300MB1.5=450MB。
1 | // UnifiedMemoryManager.scala |
- (2)Spark Memeoy:分为execution Memory和storage Memory。去除掉reserved Memory,剩下usableMemory的一部分用于execution和storage这两类堆内存,默认是0.6,可通过spark.memory.fraction进行设置。例如:JVM内存是1G,那么用于execution和storage的默认内存为(1024-300)*0.6=434MB。
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4// UnifiedMemoryManager.scala
val usableMemory = systemMemory - reservedMemory
val memoryFraction = conf.getDouble("spark.memory.fraction", 0.6)
(usableMemory * memoryFraction).toLong
他们的边界由spark.memory.storageFraction设定,默认为0.5。即默认状态下storage Memory和execution Memory为1:1.
1 | // UnifiedMemoryManager.scala |
- (3)user Memory:剩余内存,用户根据需要使用,默认占usableMemory的(1-0.6)=0.4.
三、内存控制详解
首先我们先来了解一下Spark内存管理实现类之前的关系。
1.MemoryManager主要功能是:
- (1)记录用了多少StorageMemory和ExecutionMemory;
- (2)申请Storage、Execution和Unroll Memory;
- (3)释放Stroage和Execution Memory。
Execution内存用来执行shuffle、joins、sorts和aggegations操作,Storage内存用于缓存和广播数据,每一个JVM中都存在着一个MemoryManager。构造MemoryManager需要指定onHeapStorageMemory和onHeapExecutionMemory参数。
1 | // MemoryManager.scala |
创建StorageMemoryPool和ExecutionMemoryPool对象,用来创建堆内或堆外的Storage和Execution内存池,管理Storage和Execution的内存分配。
1 | // MemoryManager.scala |
默认情况下,不使用堆外内存,可通过saprk.memory.offHeap.enabled设置,默认堆外内存为0,可使用spark.memory.offHeap.size参数设置。
1 | // All the code you will ever need |
1 | // MemoryManager.scala |
释放numBytes字节的Execution内存方法
1 | // MemoryManager.scala |
释放指定task的所有Execution内存并将该task标记为inactive。
1 | // MemoryManager.scala |
释放numBytes字节的Stoarge内存方法
1 | // MemoryManager.scala |
释放所有Storage内存方法
1 | // MemoryManager.scala |
2.接下来我们了解一下,UnifiedMemoryManager是如何对内存进行控制的?动态内存是如何实现的呢?
UnifiedMemoryManage继承了MemoryManager
1 | // UnifiedMemoryManage.scala |
重写了maxOnHeapStorageMemory方法,最大Storage内存=最大内存-最大Execution内存。
1 | // UnifiedMemoryManage.scala |
核心方法acquireStorageMemory:申请Storage内存。
1 | // UnifiedMemoryManage.scala |
核心方法acquireExecutionMemory:申请Execution内存。
1 | // UnifiedMemoryManage.scala |
方法最后调用了ExecutionMemoryPool的acquireMemory方法,该方法的参数需要两个函数:maybeGrowExecutionPool()和computeMaxExecutionPoolSize()。
每个Task能够使用的内存被限制在pooSize / (2 * numActiveTask) ~ maxPoolSize / numActiveTasks。其中maxPoolSize代表了execution pool的最大内存,poolSize表示当前这个pool的大小。
1 | // ExecutionMemoryPool.scala |
maybeGrowExecutionPool()方法实现了如何动态增加Execution内存区的大小。
在每次申请execution内存的同时,execution内存池会进行多次尝试,每次尝试都可能会回收一些存储内存。
1 | // UnifiedMemoryManage.scala |