Batch Processing Gateway: 简化Spark在Kubernetes上的运行

Batch Processing Gateway简介

Batch Processing Gateway(BPG)是Apple公司开源的一个项目,旨在简化Spark应用程序在Kubernetes集群上的运行。它为用户提供了一个直观的接口,使得提交、监控和删除Spark应用变得更加容易,而无需深入了解底层的复杂实现细节。BPG作为Spark服务栈的前端组件,通常包括一个网关实例和多个Spark Kubernetes集群。

Architecture

主要特性

简化的API接口:BPG提供REST API endpoints,允许用户通过简单的API调用来提交和管理Spark应用。
灵活的集群路由:支持基于队列和权重的集群选择,可以根据业务需求灵活分配资源。
应用日志管理:提供应用日志的收集和查询功能,支持从Kubernetes pods或S3存储中获取日志。
多集群支持:可以配置多个Spark Kubernetes集群,实现服务的水平扩展。
身份验证和授权:虽然没有内置的身份验证机制,但提供了简单的基于配置的用户列表授权器,并支持与外部认证系统集成。

工作原理

BPG的工作流程主要包括以下步骤:

用户将应用程序artifacts(如.jar、.py、.zip等文件)上传到S3 artifacts存储桶。
用户编写包含关键信息(如作业路径、驱动核心数、执行器内存等)的作业规范,并将其提交到REST endpoint。
BPG解析请求,将其转换为Spark on K8s Operator支持的自定义资源定义(CRD)。
使用基于队列和权重的配置,BPG选择一个Spark Kubernetes集群并将CRD提交给它。
Spark on K8s Operator处理CRD并使用spark-submit提交Spark应用程序。

集群路由机制

BPG采用了灵活的集群路由机制,主要包括以下几个方面:

基于命名空间的集群配置:每个配置在BPG中的Spark集群都映射到实际Spark Kubernetes集群中的一个命名空间。这种设计允许在单个Spark Kubernetes集群中配置多个Spark集群条目,每个条目映射到一个命名空间,从而提供更灵活的资源分配。
队列配置:每个配置的Spark集群都有一个可以提交Spark应用程序的队列列表。如果没有指定队列,BPG默认会尝试提交到"poc"队列。
基于权重的集群选择:当多个Spark集群支持同一个队列时,BPG会根据集群权重和一些随机因素来选择集群。这允许管理员通过调整权重来控制某个集群被选中的概率。

Spark Cluster Routing

应用日志管理

BPG提供了强大的应用日志管理功能。当Spark应用程序在Spark Kubernetes集群上运行时,驱动程序和执行器的应用程序日志会写入pod的本地存储。然而,当应用程序完成后,这些pods会被销毁,日志也会随之消失。为了解决这个问题,BPG采用了以下策略:

当用户通过日志endpoint请求驱动程序/执行器日志时,BPG首先尝试从驱动程序/执行器pods加载日志。
如果pods已经不存在或日志不可用,BPG会从预先配置的S3存储桶中读取日志。

为了使S3日志存储功能正常工作,需要两个额外的组件:

日志移动器(log mover):负责持续将Spark应用程序日志从pods移动到S3。
日志索引(log index):在数据库中维护日志文件的S3前缀,以便快速定位和检索日志。

App Log Endpoint

部署和使用

在生产环境中,Spark应用程序通常运行在不同的Spark Kubernetes集群上,因为Spark应用程序可能非常资源密集。BPG在Kubernetes上的部署可以通过Helm chart来管理,这提供了更加简便和标准化的部署方式。

对于开发者来说,BPG提供了详细的入门指南,包括如何设置开发环境、如何构建和运行项目等。此外,项目还提供了一个名为SparkClusterTest的工具,用于排查BPG连接底层Spark集群时可能遇到的问题。

技术栈和贡献

BPG使用了多种开源技术和框架:

Dropwizard: 用于构建REST API的Web框架
Maven: 依赖管理工具
fabric8 Kubernetes Client: 与Kubernetes集群交互的客户端库
Micrometer: 度量注册表
Swagger: 提供OpenAPI和Swagger UI支持
AWS SDK for Java: 支持S3上传功能

作为一个开源项目,BPG欢迎社区贡献。项目提供了详细的贡献指南,包括如何提交问题、如何提出新功能建议以及如何提交代码等。

总结

Batch Processing Gateway是一个强大而灵活的工具,它极大地简化了在Kubernetes环境中运行和管理Spark应用程序的复杂性。通过提供直观的API接口、灵活的集群路由机制和强大的日志管理功能,BPG为数据工程师和开发者提供了一个高效的Spark on Kubernetes解决方案。

无论是对于刚开始使用Spark on Kubernetes的团队,还是需要在大规模环境中管理复杂Spark工作负载的组织,Batch Processing Gateway都是一个值得考虑的工具。它不仅能够提高开发效率,还能帮助组织更好地利用Kubernetes的弹性和可扩展性,从而更好地满足现代大数据处理的需求。

随着云原生技术的不断发展,像Batch Processing Gateway这样的项目将在未来扮演越来越重要的角色,为企业提供更加灵活、高效的大数据处理解决方案。🚀💻🔧