YARN详解

YARN 简介

YARN 是Yet Another Resource Negotiator的缩写。
YARN是第二代MapReduce,即MRv2,是在第一代MapReduce基础上演变而来的,主要是为了解决原始Hadoop扩展性较差,不支持多计算框架而提出的;通俗讲就是资源管理器.

YARN核心思想:

将 MR1 中资源管理和作业调度两个功能分开,分别由 ResourceManager 和 ApplicationMaster 进程来实现。
ResourceManager : 负责整个集群的资源管理和调度。
ApplicationMaster : 负责应用程序相关事务,比如任务调度、任务监控和容错等。

YARN 作用

YARN 采用了一种分层的集群框架,它解决了 MR1.0 一系列的缺陷,具有以下优势:

具有向后兼容性,用户在 MR1.0 上运行的作业,无需任何修改即可运行在 YARN 之上.
将JobTracker功能分解,分别由ResouceManager(资源管理)和ApplicationMaster(应用程序管理)负责,每个应用程序(节点进程)对应一个ApplicationMaster.
支持多个框架,不再是一个单纯的计算框架,而是一个框架管理器(更加抽象所以拓展性强),用户可以将各种各样的计算框架移植到YARN之上,由YARN进行统一管理和资源分配,提高集群资源的利用率.
框架升级更容易,在YARN中,各种计算框架(MR,Spark)不再是作为一个服务部署到集群的各个节点上,而是被封装成一个用户程序库(lib)存放在客户端,当需要对计算框架进行升级时,只需升级用户程序库即可.

YARN 组成

YARN 主要由
ResourceManager、NodeManager、ApplicationMaster、Container、Scheduler
等几个组件构成。
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ApplicationsManager

应用程序管理器
负责管理整个系统中所有应用程序,包括应用程序提交、与调度器协商资源以启动ApplicationMaster、监控ApplicationMaster运行状态并在失败时重新启动它等。

Scheduler

调度器
根据容量、队列等限制条件(如每个队列分配一定的资源,最多执行一定数量的作业等),将系统中的资源分配给各个正在运行的应用程序;
在资源紧张的情况下,可以kill掉优先级低的,来运行优先级高的任务.

ResourceManager

全局资源管理器;
由调度器(Scheduler)和应用程序管理器(ApplicationsManager)组成,
RM是一个全局的资源管理器,负责整个系统的资源管理和分配;
通俗讲就是用于管理NodeManager 节点的资源,包括cpu、内存等.

ApplicationMaster

应用程序实例管理器
管理在 YARN 内运行的每个应用程序实例.
每个应用程序对应一个 AM.
AM 负责协调来自 RM 的资源,并通过 NM监视容器的执行和资源使用(CPU、内存等的资源分配),通俗讲是管理发起的任务,随着任务创建而创建,任务的完成而结束.

NodeManager

节点管理器是每个节点上的资源和任务管理器. 一方面,它会定时地向 RM 汇报本节点上的资源使用情况和各个Container的运行状态;
另一方面,它接收并处理来自 AM 的Container启动/停止等各种请求.

Container

容器,是 YARN 中的资源抽象它封装了 NM 节点上的多维度资源,如内存、CPU、磁盘、网络等;
当 AM 向 RM申请资源时,RM为AM返回的资源便是用Container表示的.
YARN 会为每个任务分配一个Container,且该任务只能使用该Container 中描述的资源.

YARN 提交任务的过程

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用户向 YARN 中提交应用程序.
ResourceManager为该应用程序分配第一个Container,要求它在这个Container中启动应用程序的ApplicationMaster.
ApplicationMaster首先向ResourceManager注册,目的是让用户可以直接通过ResourceManager查看应用程序的运行状态,然后它将为各个任务申请资源,并监控它的运行状态,直到运行结束.
ApplicationMaster向ResourceManager 的 scheduler申请和领取资源(通过RPC协议).
ApplicationMaster申请到资源后,便与对应的NodeManager通信,要求它启动任务.
NodeManager启动任务。
各个任务向ApplicationMaster汇报自己的状态和进度(通过RPC协议),以便让ApplicationMaster随时掌握各个任务的运行状态,从而可以在任务失败时重新启动任务.
应用程序运行完成后,ApplicationMaster向ResourceManager注销并关闭自己.

YARN的三种调度策略

FIFO 策略

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First In First Out,先进先出.
弊端：
没有做到资源共享;由于顺序执行任务,如果第一个是大量资源,后续任务需要等待.

举例：
有两个任务,第一个是任务需要大量资源;第二个需要少量资源,但是紧急重要任务;
此时第二个需要等待第一个执行完,才能执行.

容量调度策略

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属于共享调度策略;将集群资源,给队列分配部分资源,每个队列互不干涉.
弊端：
某个队列突然来个大的任务,那这个大的任务不会占用其他队列资源,执行时间长,效率低.
解决：
配置弹性队列;允许队列超过自己配置的容量,但仅在其他队列没有占用资源的情况下.
容量调度 + 弹性队列 = 实现资源共享

公平调度策略

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队列间可以互相共享资源,如果权重高的任务来了,权重低的任务会分给权重高的任务部分资源,必要时,可kill掉权重低的任务.

1.Steady Fair Share
稳定的公平份额,指Yarn根据每个队列的权重weight、最大可运行资源maxShare、最小可运行资源minShare的配置计算得到的理论上应该分配给这个队列的最大资源;
它与这个队列当前是否有app正在运行无关,只和我们在fair-scheduler.xml中的配置有关.

2.Instantaneous Fair Share
瞬时的公平份额,指的是实时动态分配的资源,它的值是随着集群资源的变动而实时变动的;
如果集群中有队列从active变为inactive(不活动的),那么剩余的队列分到的instaneous fair share都会随之变大;反之,如果有一个队列从inactive变为active,则其他队列的instaneous fair share会随之变小,即instaneous fair share会变小.