OSH-2023 team project repo, our chinese team name is "芝士猞猁".
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基于Rust语言对Apache Spark性能瓶颈的优化
本项目以印度开发者rajasekarv开发的vega项目为基础，使用Rust语言(nightly版本)重构分布式计算框架Spark，实现其核心功能并进行性能上的优化。
原作者的项目已停止更新2年，项目中存在大量未完成部分，且已无法在当前版本的rust-nightly下通过编译。本小组对该项目进行了维护，修正了部分代码，提升了容错性和运行效率，增加了与HDFS、Prometheus等的接口。目前vega已可以完成基本的分布式计算操作，并在许多任务上实现了相对Spark的较大性能提升。
项目仓库Repository
用户手册GuideBook
| 日期 | 主题 | 内容 | 记录 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 3-11 | 首次讨论 | 讨论并提出了若干可选的选题方向 | 3-11First | |
| 3-18 | 调研结果讨论 | 确定了选题大方向，考虑分布式系统相关选题 | 3-18Pre | |
| 3-26 | 正式立项 | 围绕选题调研了相关项目与论文 | 3-26FormalTopic | |
| 4-2 | 选题最终方案 | 挑选出了若干具体选题，并在老师帮助下最终确定选题：基于Rust优化Spark性能瓶颈 | 4-2TopicFinal | 老师参会讨论 |
| 4-9 | 可行性方案分工 | 确定了Spark相关内容的调研与分工 | 4-9FeasibilityDivision | |
| 4-13 | 可行性报告讨论 | 继续交流Spark相关内容，进一步细化分工 | 4-13FeasibilityDiscussion | |
| 4-16 | 可行性报告讨论 | 继续交流Spark相关内容，讨论技术路线和理论技术依据 | 4-16FeasibilityDiscussion2 | |
| 4-22 | 可行性报告讨论 | 继续交流Spark相关内容，综合各方面因素，确定在vega基础上实现rust版的spark | 4-22FeasibilityDiscussion3 | |
| 5-5 | 中期汇报 | 分享各自项目进度，汇总中期报告 | 5-5MidtermDiscussion | |
| 5-7 | 尝试vega | 尝试将修改vega使之能够正常运行与部署 | 5-7TryVega | |
| 5-11 | 定位vega分工 | 确定了对vega进行代码调研与修改的分工 | 5-11LocateVega | |
| 5-14 | 讨论尝试 | 尝试SSH和TCP尝试，为多机部署vega做准备 | 5-14VegaDis | |
| 5-18 | 阅读代码，尝试双机连接 | 讨论了阅读vega代码的收获，理清运行逻辑，并尝试双机部署vega | ||
| 5-21 | 阅读代码，尝试多机连接 | 讨论了阅读vega代码的收获，大致确定可修改的代码位置，并尝试多机部署vega | ||
| 5-28 | 阅读代码 | 讨论了阅读vega代码的收获，并尝试对其中部分代码进行修改 | ||
| 6-2 | 讨论Lab4的分工 | 讨论lab4分工，进一步尝试对vega部分代码进行修改 | 6-2Lab4 | |
| 6-8 | 完成Lab4的剩余部分 | 完成lab4，进一步尝试对vega部分代码进行修改 | 6-8Lab4 | |
| 6-11 | 讨论接下来的工作 | 期末考前最后一次例会，进一步尝试对vega部分代码进行修改，并讨论考后的项目规划 | 6-11Job | |
| 7-4 | 考试周后继续完善项目 | 期末考试后的第一次例会，讨论了项目进展，多点发力、全速推进 | 7-4 | |
| 7-5 | 继续完善项目 | shuffle方面的优化基本完成，编写了多个benchmark | 7-5 | |
| 7-6 | 基本完成大部分工作 | hdfs与容错基本完成，性能监控初步配置成功 | 7-6 | |
| 7-7 | 收尾工作与结题报告开工 | 各项工作基本顺利完成，进入收尾阶段，报告撰写正式开工 | 7-7 | |
| 7-8 | 工作收尾与完成结题报告草稿 | 各项工作完成，报告草稿撰写完成大半 | 7-8 |
小组在调研阶段广泛查询各种资料，多方收集信息，确定了包括优化Spark在内的多个选题。在与老师充分沟通过后，考虑小组成员的爱好，最终确定了用Rust语言优化Spark的选题。
关于项目的具体实现，也有2个方向：一是在Spark的基础上用Rust重构部分代码；二是基于项目vega进行改进（事实上，vega正是我们选题的灵感来源）。在调研阶段，这两个方向都困难重重。将Rust加入Spark中需要面临Scala语言和Rust互相调用的难题，由于Scala是运行在JVM上的，要和Rust相互调用显然非常困难。而vega已多年未更新，甚至无法通过编译，在调研初期小组成员Rust运用尚不熟练的情况下，无法知晓该项目的实际运行效率与完成情况。最终本小组在讨论后选择了后者。
项目调研报告见research_report
Spark采用在JVM上运行的Scala语言编写。虽然带有运行时环境具有方便内存管理等优势，但同时也会拖累其性能。Rust作为一门系统编程语言，具有极高的运行效率（接近C++）的同时还可以保证内存安全性。非常适合用来优化Spark。
另外，由于是在vega的基础上进行优化，而vega在调度、容错和接口等方面均存在明显不足，可以通过增添组件和合理修改原有的代码对其进行改进。
项目可行性报告见feasibility_report
在这次项目中，我们遇到了重重障碍，比如Rust语言难以掌握，vega项目文档缺失，各种配置问题等等，但我们前期小步快跑后期大步流星，还是顺利地解决了这些问题。
最终，我们在vega的基础上，实现了shuffle的优化，增加了容错机制，加入了HDFS分布式文件系统与性能监控模块等。我们还编写了多个benchmark来对我们的优化效果进行了测试。
整个过程中，我们小组成员相互协作，共同解决了各种问题，收获颇丰。
项目结题报告见final_report