在 Spark 中，RDD checkpoint 是通过启动两个独立的 Job 完成的。这两个 Job 分别用于生成 checkpoint 数据和更新依赖关系。下面从源码角度深入分析这个机制。
1. 为什么需要两个 Job？
当调用 RDD.checkpoint() 后：
- 第一个 Job：将 RDD 的每个分区数据计算后，写入到指定的 checkpoint 存储位置（如 HDFS）。这个步骤的目的是将 RDD 数据物化为可靠存储，减少后续计算的成本。
- 第二个 Job：在 checkpoint 成功完成后，更新 RDD 的依赖关系，将原始的血缘依赖（lineage）替换为从 checkpoint 存储加载数据的依赖。这个步骤的目的是确保后续的计算直接基于 checkpoint 数据，而不是重新计算血缘链。
这两个 Job 是独立的，且按顺序执行，确保 checkpoint 的一致性。
2. 源码分析
以下是 Spark RDD checkpoint 的源码路径和执行过程分析。
2.1 RDD.checkpoint() 的入口
调用 RDD.checkpoint() 方法时：
def checkpoint(): Unit = {if (!isCheckpointedAndMaterialized) {sc.checkpointFile[RDD类型](this)}
}
此方法会：
- 检查是否已经 checkpointed，如果是，直接返回。
- 如果没有，则调用
SparkContext的checkpointFile方法，提交一个任务将数据写入存储。
2.2 SparkContext.checkpointFile()
def checkpointFile[T: ClassTag](rdd: RDD[T]): Unit = {val cpManager = env.checkpointManagercpManager.addCheckpoint(rdd)
}
这里调用了 CheckpointManager 来处理 checkpoint 逻辑。
2.3 CheckpointManager 的作用
CheckpointManager 的核心任务是管理 checkpoint 的执行，分为以下两步：
2.3.1 第一个 Job：生成 checkpoint 数据
- 提交一个 Job，将 RDD 的每个分区数据写入存储。
代码核心逻辑：
def checkpointData[T](rdd: RDD[T]): Unit = {if (!rdd.isCheckpointed) {val newRDD = rdd.materialize() // 触发 RDD 的计算和数据写入rdd.updateCheckpointData(newRDD)}
}
关键点：
- 调用
materialize()触发 Job 提交：- 每个分区的数据会被写入到 checkpoint 目录中（例如 HDFS）。
- 使用的存储格式通常是 Sequence File。
- 数据写入存储后，生成一个新的 RDD。
2.3.2 第二个 Job：更新 RDD 的依赖关系
在 checkpoint 数据写入成功后，RDD 的依赖关系会被替换为从 checkpoint 文件加载数据的依赖。
def updateCheckpointData[T](rdd: RDD[T]): Unit = {rdd.dependencies.clear() // 清除原始的血缘依赖rdd.dependencies += new FileDependency(rdd.checkpointFile)
}
核心逻辑：
- 清除原来的 RDD 血缘关系。
- 为 RDD 添加一个新的文件依赖
FileDependency，确保后续任务直接读取 checkpoint 数据文件，而不是重新计算 lineage。
2.4 为什么需要分成两个 Job？
Spark 使用两个 Job 的原因是分离两种任务的目的：
- 第一个 Job 物化数据：确保所有 RDD 的分区数据被安全地保存到 checkpoint 目录。
- 第二个 Job 更新依赖关系：确保原 RDD 的 lineage 被替换为 checkpoint 数据的直接引用。
这种设计实现了：
- 容错性：即使第一个 Job 出现问题，原始 RDD 的血缘依赖仍然存在。
- 灵活性：两个 Job 分离后，可以分别处理物化和依赖更新的逻辑。
3. 示例说明
以下代码展示了两个 Job 的触发过程：
代码
val rdd = sc.parallelize(1 to 10).map(x => x * x)
rdd.checkpoint()// 触发 checkpoint 计算
println(rdd.collect().mkString(","))
运行过程
-
第一个 Job
- 提交一个任务，计算 RDD 的每个分区数据，并将结果写入 checkpoint 存储。
- 假设有两个分区，Job 会生成类似以下文件：
hdfs://checkpointDir/rdd_1/part-00000 hdfs://checkpointDir/rdd_1/part-00001
-
第二个 Job
- 更新 RDD 的依赖关系。
- 重新定义 RDD 的血缘链，指向 checkpoint 文件，而不是原始计算逻辑。
4. 性能与优化建议
4.1 小文件问题
如果 RDD 分区过多，checkpoint 会在存储中产生大量小文件，增加存储和读取成本。建议：
- 合理设置分区数（
coalesce()或repartition()）。 - 优化存储系统（如 HDFS 的 block size）。
4.2 持久化与 checkpoint 配合
由于 checkpoint 需要在计算过程中生成数据，可以结合 persist() 使用，避免重复计算：
rdd.persist(StorageLevel.MEMORY_AND_DISK)
rdd.checkpoint()
4.3 避免不必要的 checkpoint
不要对不重要的 RDD 或生命周期较短的 RDD 设置 checkpoint，避免浪费计算资源。
5. 总结
在 Spark 中，RDD checkpoint 会启动两个 Job：
- 第一个 Job：物化 RDD 数据，将分区数据写入 checkpoint 存储。
- 第二个 Job：更新 RDD 的依赖，将 lineage 替换为对 checkpoint 文件的引用。
这种设计保证了容错性和灵活性，但也引入了一定的性能开销。合理使用 checkpoint 是优化 Spark 应用性能的重要手段。
