Spark技术内幕

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出版者:机械工业出版社
作者:张安站
出品人:
页数:201
译者:
出版时间:2015-9-1
价格:0
装帧:平装
isbn号码:9787111509646
丛书系列:大数据技术丛书
图书标签:
  • 大数据
  • spark
  • Spark
  • 编程
  • 计算机
  • 人工智能
  • 软件开发
  • 数据平台
  • Spark
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  • 云计算
  • 机器学习
  • 数据处理
  • 架构设计
  • 高性能
  • 实时计算
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具体描述

Spark是不断壮大的大数据分析解决方案家族中备受关注的新增成员。它不仅为分布式数据集的处理提供一个有效框架,而且以高效的方式处理分布式数据集。它支持实时处理、流处理和批处理,提供了AllinOne的统一解决方案,使得Spark极具竞争力。

本书以源码为基础,深入分析Spark内核的设计理念和架构实现,系统讲解各个核心模块的实现,为性能调优、二次开发和系统运维提供理论支持;本文最后以项目实战的方式,系统讲解生产环境下Spark应用的开发、部署和性能调优。

《大数据架构演进:从Hadoop到实时计算的深层解析》 内容梗概: 本书并非一本简单罗列技术名词的“技术手册”,而是一场深入剖析大数据领域核心架构演进的思想之旅。它将带领读者穿越 Hadoop 的分布式文件系统(HDFS)和 MapReduce 的经典时代,探讨其在处理海量数据的能力与局限性;进而引出更为高效、灵活的计算框架,如 Apache Spark,并深入解析其内存计算、DAG(有向无环图)执行引擎、容错机制等底层原理,揭示为何它能成为大数据处理的“下一代”标准。 本书还将重点关注大数据处理从批处理向流式处理的转型,深入讲解 Apache Flink、Kafka 等关键技术的架构设计、核心算法和应用场景。我们将探讨如何构建低延迟、高吞吐量的实时数据管道,应对实时推荐、欺诈检测、物联网数据分析等场景下的挑战。同时,书中还会触及大数据生态系统中其他重要组件,如数据仓库(Hive)、数据湖(Hudi/Iceberg/Delta Lake)的演进,以及数据治理、安全和运维等方面的挑战与最佳实践。 目标读者: 资深大数据工程师: 希望深入理解大数据底层原理,优化现有系统性能,并掌握最新技术趋势的开发者。 架构师: 需要设计和规划企业级大数据平台,选择合适的技术栈,解决数据存储、处理、分析等问题的决策者。 技术研究人员: 对分布式系统、内存计算、流式处理等前沿技术感兴趣,并希望深入钻研其理论和实现的研究者。 有经验的软件工程师: 希望拓展技术视野,理解大规模数据处理挑战,并将其应用于实际项目中的开发者。 本书亮点: 1. 深度原理剖析,拒绝“知其然不知其所以然”: Hadoop 核心机制: 不仅介绍 HDFS 的容错和高可用机制,更深入探讨 NameNode 和 DataNode 之间的通信协议、元数据管理以及数据块的读写流程。对于 MapReduce,则会详细解析任务调度、Shuffle 过程、combiner 的作用、以及 JVM 参数调优对性能的影响。 Spark 内存计算的秘密: 深入解析 Spark 的 RDD(弹性分布式数据集)和 DataFrame/Dataset 的内部数据结构、内存管理策略(如 Kryo 序列化、 Tungsten 项目对内存的优化),以及其 DAG 调度器如何高效地执行复杂计算任务,避免不必要的磁盘 IO。我们将探究 Spark 的 Shuffle Manager、Catalyst 优化器的工作原理,以及如何利用广播变量(Broadcast Variables)和累加器(Accumulators)提升性能。 流式处理的实时脉搏: 详细解读 Apache Flink 的核心概念,如 DataStream API、DataSet API、状态管理(State Management)、检查点(Checkpointing)和保存点(Savepointing)机制,以及 Flink 如何通过其一体化流批模型实现真正的“端到端一致性”。Kafka 的消息队列机制,包括生产者(Producer)和消费者(Consumer)的动态分区、消息顺序保证、以及 Broker 集群的高可用和水平扩展能力,也将被深入解析。 ACID 事务与数据湖演进: 深入分析 ACID(Atomicity, Consistency, Isolation, Durability)事务在分布式数据存储中的挑战,以及 Hudi, Iceberg, Delta Lake 等数据湖格式如何通过引入事务层来解决数据湖数据管理混乱、一致性差的问题,实现对海量数据的增量更新、删除、合并以及时间旅行(Time Travel)等高级功能。 2. 架构演进的逻辑与必然性: 本书将清晰地展示大数据技术是如何一步步从批处理的低效率走向流式处理的实时性,从单机处理的局限走向分布式计算的强大。每一代技术的出现,都是对前代技术的扬弃与创新,都解决了一系列新的痛点。我们会通过对比分析,让读者深刻理解 Spark 相较于 Hadoop MapReduce 的优势,以及 Flink 在流处理方面的独特贡献。 我们将探讨“数据仓库”、“数据湖”、“湖仓一体”等概念的演进过程,分析它们在数据存储、管理和分析能力上的区别与联系,以及它们是如何共同构建起现代大数据架构的。 3. 实战经验与最佳实践的提炼: 书中穿插大量来自一线实践的案例分析,例如如何在云原生环境中部署和管理大数据集群,如何进行大规模数据集的 ETL(Extract, Transform, Load)和 ELT(Extract, Load, Transform),如何构建高可用、可伸缩的实时数据处理系统,以及如何进行故障排查和性能调优。 我们将分享关于如何选择合适的数据存储格式(Parquet, ORC, Avro),如何进行数据分区和索引优化,如何利用查询引擎(Presto/Trino, Druid)提升分析效率,以及如何确保数据安全和合规性的宝贵经验。 4. 前瞻性思考与未来趋势展望: 除了对现有主流技术的深入解读,本书还将对大数据领域未来的发展趋势进行探讨,例如: AI 与大数据融合: 机器学习、深度学习模型如何与大数据平台结合,实现更智能的数据分析和预测。 Serverless 数据处理: Serverless 计算在数据湖和流处理中的应用潜力,如何简化大数据应用的部署和运维。 数据治理与数据价值挖掘: 如何在海量数据中构建统一的数据目录,提升数据可发现性和可信度,并从数据中挖掘出真正的商业价值。 分布式事务与一致性: 在日益复杂的数据场景下,对分布式一致性协议(如 Paxos, Raft)的深入理解及其在大数据系统中的应用。 本书结构(示例): 第一部分:大数据处理的基石——Hadoop 生态回顾与反思 第一章:分布式文件系统的演进:从 HDFS 到对象存储 第二章:批处理的辉煌与挑战:MapReduce 深度解析 第三章:Hadoop 生态系统的其他成员(Hive, HBase 等)及其局限性 第二部分:内存计算的革命——Apache Spark 核心原理与应用 第四章:Spark 架构概览:Driver, Executor, Cluster Manager 第五章:RDD、DataFrame、Dataset:数据抽象与转换 第六章:DAG 调度器:高效任务执行的引擎 第七章:Spark SQL:Catalyst 优化器与代码生成 第八章:Spark Streaming 与 Structured Streaming:走向实时 第九章:Spark 性能调优与高级特性 第三部分:实时计算的未来——流处理技术深度探索 第十章:消息队列的基石:Apache Kafka 架构与原理 第十一章:Apache Flink:低延迟、高吞吐量的流处理引擎 第十二章:Flink 的状态管理与容错机制 第十三章:Flink 与 Spark Streaming 的对比与选型 第十四章:构建实时数据管道:从数据采集到应用 第四部分:现代数据架构的构建——数据湖、数据仓库与治理 第十五章:数据湖格式的演进:Hudi, Iceberg, Delta Lake 第十六章:数据仓库与数据湖的融合:湖仓一体的实践 第十七章:分布式查询引擎:Presto/Trino, Druid 及其应用 第十八章:大数据治理:元数据管理、数据质量与安全 第五部分:前瞻与展望 第十九章:大数据与人工智能的融合 第二十章:Serverless 数据处理的未来 第二十一章:下一代大数据架构的探索 结论: 《大数据架构演进:从Hadoop到实时计算的深层解析》旨在为读者构建一个清晰、完整、深入的大数据技术认知图谱。它不仅仅是一本关于技术的书,更是一次关于如何理解、设计和构建高效、可伸缩、面向未来的大数据系统的思想启迪。通过本书,您将不再是技术的追随者,而是能够引领大数据技术变革的创新者。

作者简介

张安站,2008年本科毕业于天津大学,2011年研究生毕业于南开大学,毕业后加入EMC中国卓越研发集团,从事商业存储系统控制模块的研发。2014年7月加入百度上海研发中心,从事分布式系统架构相关工作,当前负责NLP Cloud(为公司内用户提供NLP核心算法的云平台)和Sofa Cloud(为策略服务化提供一站式解决方案的云平台)两个计算方向。目前专注分布式资源管理和大数据处理平台等相关技术。

目录信息


前言
第1章 Spark简介1
1.1Spark的技术背景1
1.2Spark的优点2
1.3Spark架构综述4
1.4Spark核心组件概述5
1.4.1Spark Streaming5
1.4.2MLlib6
1.4.3Spark SQL7
1.4.4 GraphX8
1.5Spark的整体代码结构规模8
第2章 Spark学习环境的搭建9
2.1源码的获取与编译9
2.1.1源码获取9
2.1.2源码编译10
2.2构建Spark的源码阅读环境11
2.3小结15
第3章 RDD实现详解16
3.1概述16
3.2什么是RDD17
3.2.1RDD的创建19
3.2.2RDD的转换20
3.2.3 RDD的动作22
3.2.4RDD的缓存23
3.2.5RDD的检查点24
3.3RDD的转换和DAG的生成25
3.3.1RDD的依赖关系26
3.3.2DAG的生成30
3.3.3Word Count的RDD转换和DAG划分的逻辑视图30
3.4RDD的计算33
3.4.1Task简介33
3.4.2Task的执行起点33
3.4.3缓存的处理35
3.4.4checkpoint的处理37
3.4.5RDD的计算逻辑39
3.5RDD的容错机制39
3.6小结40
第4章 Scheduler 模块详解41
4.1模块概述41
4.1.1整体架构41
4.1.2Scheduler的实现概述43
4.2DAGScheduler实现详解45
4.2.1DAGScheduler的创建46
4.2.2Job的提交48
4.2.3Stage的划分49
4.2.4任务的生成54
4.3任务调度实现详解57
4.3.1TaskScheduler的创建57
4.3.2Task的提交概述58
4.3.3任务调度具体实现61
4.3.4Task运算结果的处理65
4.4Word Count调度计算过程详解72
4.5小结74
第5章 Deploy模块详解76
5.1 Spark运行模式概述76
5.1.1 local77
5.1.2Mesos78
5.1.3YARN82
5.2模块整体架构86
5.3消息传递机制详解87
5.3.1Master和Worker87
5.3.2Master和Client89
5.3.3Client和Executor91
5.4集群的启动92
5.4.1Master的启动92
5.4.2Worker的启动96
5.5集群容错处理98
5.5.1Master 异常退出98
5.5.2Worker异常退出99
5.5.3Executor异常退出101
5.6Master HA实现详解102
5.6.1Master启动的选举和数据恢复策略103
5.6.2集群启动参数的配置105
5.6.3Curator Framework简介 106
5.6.4ZooKeeperLeaderElectionAgent的实现109
5.7小结110
第6章 Executor模块详解112
6.1Standalone模式的Executor分配详解113
6.1.1SchedulerBackend创建AppClient114
6.1.2AppClient向Master注册Application116
6.1.3Master根据AppClient的提交选择Worker119
6.1.4Worker根据Master的资源分配结果创建Executor121
6.2Task的执行122
6.2.1依赖环境的创建和分发123
6.2.2任务执行125
6.2.3任务结果的处理128
6.2.4Driver端的处理130
6.3 参数设置131
6.3.1 spark.executor.memory131
6.3.2日志相关132
6.3.3spark.executor.heartbeatInterval132
6.4小结133
第7章 Shuffle模块详解134
7.1Hash Based Shuffle Write135
7.1.1Basic Shuffle Writer实现解析136
7.1.2存在的问题138
7.1.3Shuffle Consolidate Writer139
7.1.4小结140
7.2Shuffle Pluggable 框架141
7.2.1org.apache.spark.shuffle.ShuffleManager141
7.2.2org.apache.spark.shuffle.ShuffleWriter143
7.2.3org.apache.spark.shuffle.ShuffleBlockManager143
7.2.4org.apache.spark.shuffle.ShuffleReader144
7.2.5如何开发自己的Shuffle机制144
7.3Sort Based Write144
7.4Shuffle Map Task运算结果的处理148
7.4.1Executor端的处理148
7.4.2Driver端的处理150
7.5Shuffle Read152
7.5.1整体流程152
7.5.2数据读取策略的划分155
7.5.3本地读取156
7.5.4远程读取158
7.6性能调优160
7.6.1spark.shuffle.manager160
7.6.2spark.shuffle.spill162
7.6.3spark.shuffle.memoryFraction和spark.shuffle.safetyFraction162
7.6.4spark.shuffle.sort.bypassMergeThreshold 163
7.6.5spark.shuffle.blockTransferService 163
7.6.6spark.shuffle.consolidateFiles 163
7.6.7spark.shuffle.compress和 spark.shuffle.spill.compress164
7.6.8spark.reducer.maxMbInFlight165
7.7小结165
第8章 Storage模块详解167
8.1模块整体架构167
8.1.1整体架构167
8.1.2源码组织结构170
8.1.3Master 和Slave的消息传递详解173
8.2存储实现详解181
8.2.1存储级别181
8.2.2模块类图184
8.2.3org.apache.spark.storage.DiskStore实现详解186
8.2.4org.apache.spark.storage.MemoryStore实现详解188
8.2.5org.apache.spark.storage.TachyonStore实现详解189
8.2.6Block存储的实现190
8.3性能调优194
8.3.1spark.local.dir194
8.3.2spark.executor.memory194
8.3.3spark.storage.memoryFraction194
8.3.4spark.streaming.blockInterval195
8.4小结195
第9章 企业应用概述197
9.1Spark在百度197
9.1.1现状197
9.1.2百度开放云BMR的Spark198
9.1.3在Spark中使用Tachyon199
9.2Spark在阿里200
9.3Spark在腾讯200
9.4小结201
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书在对前沿技术趋势的洞察力方面,表现得非常敏锐和超前。它不仅仅是在描述当前流行的技术栈,更是在探讨未来可能的发展方向,以及支撑这些方向的底层逻辑。我尤其欣赏作者对“为什么是这样”的追问,而不是仅仅停留在“现在是这样”的描述。这种前瞻性的分析,使得这本书的生命周期得以延长,即使技术在不断迭代,其中的核心思想依然具有指导意义。它促使我开始用一种更具批判性的眼光去看待新的工具和框架,不再盲目跟风,而是去探究其背后的价值主张。对于希望走在技术前沿的读者来说,这本书提供了绝佳的思考素材。

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这本书的文笔和结构设计,展现了作者深厚的学术功底和卓越的沟通能力。它不像很多技术书籍那样,堆砌着生硬的术语,而是用一种近乎散文的流畅感,将技术细节娓娓道来。我常常在阅读过程中,会因为某个精妙的比喻或恰到好处的类比而会心一笑。作者在构建知识体系时,展现了极高的智慧,信息的组织方式非常巧妙,总能在不经意间将看似不相关的概念联系起来,形成一个有机的整体。这种高屋建瓴的视角,让我得以跳出具体的代码实现,去思考整个系统的架构之美。阅读过程是享受,而不是负担,这在技术书籍中是难能可贵的体验。

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我得说,这本书的实践指导性实在是太强了,简直就是一本操作手册,而不是枯燥的理论说教。每当遇到一个技术难点,翻开书本,总能找到最贴近实际的解决方案和代码示例。我试着按照书中的步骤搭建了几次实验环境,每一次都取得了预期的效果,这极大地增强了我的信心。与其他同类书籍相比,它在“如何做”的层面做得尤为出色,提供的配置清单和调试技巧简直是救命稻草。这种注重实战的风格,非常适合那些需要在短时间内快速掌握某项技能的工程师。书中的案例分析也非常贴合工业界的真实场景,让我能提前预见到在实际项目中可能遇到的陷阱,并提前做好准备。

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这本书的叙述方式真是引人入胜,作者仿佛带着我们走进了一个全新的技术世界,每一个章节都像是一扇通往更深层次理解的大门。我特别欣赏它对基础概念的梳理,那种层层递进的逻辑推导,让那些原本看似高深莫测的理论,变得清晰可见。读完后,我感觉自己对这个领域不再是停留在表面的了解,而是有了一种扎实的、可以深入实践的知识框架。特别是它在处理复杂算法时的耐心和细致,让人感到非常受用。作者没有满足于简单地罗列事实,而是深入挖掘了背后的设计哲学,这对于希望成为专家的读者来说,是极其宝贵的财富。那种将复杂的工程问题解构为可管理模块的能力,在书中得到了淋漓尽致的体现,读来让人茅塞顿开。

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从排版和装帧来看,出版方也确实下了不少功夫。纸张的质感、字体的选择,都让人在长时间阅读时感到舒适,眼睛不容易疲劳。更重要的是,图表的质量非常高,那些复杂的架构图和流程图,线条清晰,注释明确,极大地辅助了对抽象概念的理解。我注意到,即便是那些最复杂的流程图,也通过巧妙的颜色区分和层次划分,变得一目了然,这无疑是提升阅读效率的关键因素。好的内容需要好的载体来承载,这本书在硬件和软件的结合上做到了极高的水准,充分体现了对读者的尊重,让整个学习体验从开始到结束都保持着一种高品质的享受。

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讲的比较简洁明了,就是少了streaming相关的介绍,特别是checkpoint

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前面rdd,scheduler还不错,后面就在堆代码了……

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对spark有一定程度了解

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对于学习Spark源码有一定的帮助,但是要学习深入,自己啃源代码是必不可少的。

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前面讲的很多原理还不错,后面就开始大段大段代码充篇数了。Spark这种东西还是需要自己亲手实验的,目前还没有一个实验的环境。

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