更快、更強——解析Hadoop新一代MapReduce框架Yarn（CSDN）

摘要：本文介紹了Hadoop 自0.23.0版本後新的MapReduce框架（Yarn)原理、優點、運做機制和配置方法等；着重介紹新的Yarn框架相對於原框架的差別及改進。

編者按：對於業界的大數據存儲及分佈式處理系統來講，Hadoop 是耳熟能詳的卓越開源分佈式文件存儲及處理框架，對於 Hadoop 框架的介紹在此再也不累述，隨着需求的發展，Yarn 框架浮出水面，@依然光榮復興的 博客給咱們作了很詳細的介紹，讀者經過本文中新舊 Hadoop MapReduce 框架的對比，更能深入理解新的 yarn 框架的技術原理和設計思想。 

 

背景

Yarn是一個分佈式的資源管理系統，用以提升分佈式的集羣環境下的資源利用率，這些資源包括內存、IO、網絡、磁盤等。其產生的緣由是爲了解決原MapReduce框架的不足。最初MapReduce的committer們還能夠週期性的在已有的代碼上進行修改，但是隨着代碼的增長以及原MapReduce框架設計的不足，在原MapReduce框架上進行修改變得愈來愈困難，因此MapReduce的committer們決定從架構上從新設計MapReduce，使下一代的MapReduce(MRv2/Yarn)框架具備更好的擴展性、可用性、可靠性、向後兼容性和更高的資源利用率以及能支持除了MapReduce計算框架外的更多的計算框架。

 

原MapReduce框架的不足（--Hadoop雖然強大，但不是萬能的--）

• JobTracker是集羣事務的集中處理點，存在單點故障
• JobTracker須要完成的任務太多，既要維護job的狀態又要維護job的task的狀態，形成過多的資源消耗
• 在taskTracker端，用map/reduce task做爲資源的表示過於簡單，沒有考慮到CPU、內存等資源狀況，當把兩個須要消耗大內存的task調度到一塊兒，很容易出現OOM
• 把資源強制劃分爲map/reduce slot,當只有map task時，reduce slot不能用；當只有reduce task時，map slot不能用，容易形成資源利用不足。

 

Yarn架構

Yarn/MRv2最基本的想法是將原JobTracker主要的資源管理和job調度/監視功能分開做爲兩個單獨的守護進程。有一個全局的ResourceManager(RM)和每一個Application有一個ApplicationMaster(AM)，Application至關於map-reduce job或者DAG jobs。ResourceManager和NodeManager(NM)組成了基本的數據計算框架。ResourceManager協調集羣的資源利用，任何client或者運行着的applicatitonMaster想要運行job或者task都得向RM申請必定的資源。ApplicatonMaster是一個框架特殊的庫，對於MapReduce框架而言有它本身的AM實現，用戶也能夠實現本身的AM，在運行的時候，AM會與NM一塊兒來啓動和監視tasks。 

ResourceManager

ResourceManager做爲資源的協調者有兩個主要的組件：Scheduler和ApplicationsManager(AsM)。

Scheduler負責分配最少但知足application運行所需的資源量給Application。Scheduler只是基於資源的使用狀況進行調度，並不負責監視/跟蹤application的狀態，固然也不會處理失敗的task。RM使用resource container概念來管理集羣的資源，resource container是資源的抽象，每一個container包括必定的內存、IO、網絡等資源，不過目前的實現只包括內存一種資源。

ApplicationsManager負責處理client提交的job以及協商第一個container以供applicationMaster運行，而且在applicationMaster失敗的時候會從新啓動applicationMaster。下面闡述RM具體完成的一些功能。

1. 資源調度：Scheduler從全部運行着的application收到資源請求後構建一個全局的資源分配計劃，而後根據application特殊的限制以及全局的一些限制條件分配資源。
2. 資源監視：Scheduler會週期性的接收來自NM的資源使用率的監控信息，另外applicationMaster能夠從Scheduler獲得屬於它的已完成的container的狀態信息。
3. Application提交：
• client向AsM得到一個applicationIDclient將application定義以及須要的jar包
• client將application定義以及須要的jar包文件等上傳到hdfs的指定目錄，由yarn-site.xml的yarn.app.mapreduce.am.staging-dir指定
• client構造資源請求的對象以及application的提交上下文發送給AsM
• AsM接收application的提交上下文
• AsM根據application的信息向Scheduler協商一個Container供applicationMaster運行，而後啓動applicationMaster
• 向該container所屬的NM發送launchContainer信息啓動該container,也即啓動applicationMaster、AsM向client提供運行着的AM的狀態信息。
4. AM的生命週期：AsM負責系統中全部AM的生命週期的管理。AsM負責AM的啓動，當AM啓動後，AM會週期性的向AsM發送heartbeat，默認是1s，AsM據此瞭解AM的存活狀況，而且在AM失敗時負責重啓AM，如果必定時間事後(默認10分鐘)沒有收到AM的heartbeat，AsM就認爲該AM失敗了。

關於ResourceManager的可用性目前尚未很好的實現，不過Cloudera公司的CDH4.4之後的版本實現了一個簡單的高可用性，使用了Hadoop-common項目中HA部分的代碼，採用了相似hdfs namenode高可用性的設計，給RM引入了active和standby狀態，不過沒有與journalnode相對應的角色，只是由zookeeper來負責維護RM的狀態，這樣的設計只是一個最簡單的方案，避免了手動重啓RM，離真正的生產可用還有一段距離。

NodeManager

NM主要負責啓動RM分配給AM的container以及表明AM的container，而且會監視container的運行狀況。在啓動container的時候，NM會設置一些必要的環境變量以及將container運行所需的jar包、文件等從hdfs下載到本地，也就是所謂的資源本地化；當全部準備工做作好後，纔會啓動表明該container的腳本將程序啓動起來。啓動起來後，NM會週期性的監視該container運行佔用的資源狀況，如果超過了該container所聲明的資源量，則會kill掉該container所表明的進程。

另外，NM還提供了一個簡單的服務以管理它所在機器的本地目錄。Applications能夠繼續訪問本地目錄即便那臺機器上已經沒有了屬於它的container在運行。例如，Map-Reduce應用程序使用這個服務存儲map output而且shuffle它們給相應的reduce task。

在NM上還能夠擴展本身的服務，yarn提供了一個yarn.nodemanager.aux-services的配置項，經過該配置，用戶能夠自定義一些服務，例如Map-Reduce的shuffle功能就是採用這種方式實現的。

NM在本地爲每一個運行着的application生成以下的目錄結構：

 

Container目錄下的目錄結構以下： 

 

在啓動一個container的時候，NM就執行該container的default_container_executor.sh，該腳本內部會執行launch_container.sh。launch_container.sh會先設置一些環境變量，最後啓動執行程序的命令。對於MapReduce而言，啓動AM就執行org.apache.hadoop.mapreduce.v2.app.MRAppMaster；啓動map/reduce task就執行org.apache.hadoop.mapred.YarnChild。 

 

ApplicationMaster

ApplicationMaster是一個框架特殊的庫，對於Map-Reduce計算模型而言有它本身的ApplicationMaster實現，對於其餘的想要運行在yarn上的計算模型而言，必須得實現針對該計算模型的ApplicationMaster用以向RM申請資源運行task，好比運行在yarn上的spark框架也有對應的ApplicationMaster實現，歸根結底，yarn是一個資源管理的框架，並非一個計算框架，要想在yarn上運行應用程序，還得有特定的計算框架的實現。因爲yarn是伴隨着MRv2一塊兒出現的，因此下面簡要概述MRv2在yarn上的運行流程。

MRv2運行流程：

1. MR JobClient向resourceManager(AsM)提交一個job
2. AsM向Scheduler請求一個供MR AM運行的container，而後啓動它
3. MR AM啓動起來後向AsM註冊
4. MR JobClient向AsM獲取到MR AM相關的信息，而後直接與MR AM進行通訊
5. MR AM計算splits併爲全部的map構造資源請求
6. MR AM作一些必要的MR OutputCommitter的準備工做
7. MR AM向RM(Scheduler)發起資源請求，獲得一組供map/reduce task運行的container，而後與NM一塊兒對每個container執行一些必要的任務，包括資源本地化等
8. MR AM 監視運行着的task 直到完成，當task失敗時，申請新的container運行失敗的task
9. 當每一個map/reduce task完成後，MR AM運行MR OutputCommitter的cleanup 代碼，也就是進行一些收尾工做
10. 當全部的map/reduce完成後，MR AM運行OutputCommitter的必要的job commit或者abort APIs
11. MR AM退出。

 

在Yarn上寫應用程序

在yarn上寫應用程序並不一樣於咱們熟知的MapReduce應用程序，必須牢記yarn只是一個資源管理的框架，並非一個計算框架，計算框架能夠運行在yarn上。咱們所能作的就是向RM申請container,而後配合NM一塊兒來啓動container。就像MRv2同樣，jobclient請求用於MR AM運行的container，設置環境變量和啓動命令，而後交由NM去啓動MR AM，隨後map/reduce task就由MR AM全權負責，固然task的啓動也是由MR AM向RM申請container，而後配合NM一塊兒來啓動的。因此要想在yarn上運行非特定計算框架的程序，咱們就得實現本身的client和applicationMaster。另外咱們自定義的AM須要放在各個NM的classpath下，由於AM可能運行在任何NM所在的機器上。

原文連接：Yarn詳解（責編：Arron）