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Yarn资源&作业调度管理

Yarn资源&作业调度管理

Yarn架构 ResourceManager(RM):

负责对各NM上的资源进行统一管理和调度。将AM分配空闲的Container运行并监控其
运行状态。对AM申请的资源请求分配相应的空闲Container。主要由两个组件构成:调度器和应用程序管理器。

调度器(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。调度器仅根据各个应用程序的资源需求进行资源分
配,而资源分配单位是Container,从而限定每个任务使用的资源量。Shceduler不负责监控或者跟踪应用程序的
状态,也不负责任务因为各种原因而需要的重启(由ApplicationMaster负责)。总之,调度器根据应用程序的资
源要求,以及集群机器的资源情况,为应用程序分配封装在Container中的资源。
调度器是可插拔的,例如CapacityScheduler、FairScheduler。

应用程序管理器(Applications Manager):

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AM、监控AM运行状态并在失败时重新启动等,跟踪分给的Container的进度、状态也是其职责。

NodeManager(NM):

NM是每个节点上的资源和任务管理器。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;同时会接收并处理来自AM的Container 启动/停止等请求。

ApplicationMaster(AM):

用户提交的应用程序均包含一个AM,负责应用的监控,跟踪应用执行状态,重启失败任务等。ApplicationMaster是应用框架,它负责向ResourceManager协调资源,并且与NodeManager协同工作完成Task的执行和监控。
MapReduce就是原生支持的一种框架,可以在YARN上运行Mapreduce作业。有很多分布式应用都开发了对应的应用程序框架,用于在YARN上运行任务,例如Spark,Storm等。

Container:

是YARN中的资源抽象,它封装了某个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。

工作流程
  • 1:用户向YARN中提交应用程序,其中包括ApplicationMaster程序、启动ApplicationMaster的命令、
    用户程序等。
  • 2:ResourceManager为该应用程序分配第一个Container,并与对应的Node-Manager通信,要求它在这个Container中启动应用程序的ApplicationMaster。
  • 3:ApplicationMaster首先向ResourceManager注册,这样用户可以直接通过ResourceManage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,即重复步骤4~7。
  • 4:ApplicationMaster采用轮询的方式通过RPC协议向ResourceManager申请和领取资源。
  • 5:一旦ApplicationMaster申请到资源后,便与对应的NodeManager通信,要求它启动任务。
  • 6:NodeManager为任务设置好运行环境(包括环境变量、JAR包、二进制程序等)后,将任务启动
    命令写到一个脚本中,并通过运行该脚本启动任务。
  • 7:各个任务通过某个RPC协议向ApplicationMaster汇报自己的状态和进度,以让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。在应用程序运行过程中,用
    户可随时通过RPC向ApplicationMaster查询应用程序的当前运行状态。
  • 8:应用程序运行完成后,ApplicationMaster向ResourceManager注销并关闭自己。

资源管理

在YARN中,资源管理由ResourceManager和NodeManager共同完成,其中,ResourceManager中的调度器负责资源的分配,而NodeManager则负责资源的供给和隔离。

ResourceManager将某个NodeManager上资源分配给任务(这就是所谓的资源调度)后,NodeManager需按照要求为任务提供相应的资源,甚至保证这些资源应具有独占性,为任务运行提供基础的保证,这就是所谓的资源隔离

Memory资源的调度和隔离

YARN允许用户配置每个节点上可用的物理内存资源,注意,这里是“可用的”,因为一个节点上的内存会被若干个服务共享,比如一部分给YARN,一部分给HDFS,一部分给Hbase等,YARN配置的只是自己可以使用的,配置参数如下:

(1)yarn.nodemanager.resource.memory-mb
表示该节点上YARN可使用的物理内存总量,默认是8192(MB),注意,如果你的节点内存资源不够8GB,
则需要调减小这个值,而YARN不会智能的探测节点的物理内存总量。
(2)yarn.nodemanager.vmem-pmem-ratio
任务每使用1MB物理内存,最多可使用虚拟内存量,默认是2.1。
(3) yarn.nodemanager.pmem-check-enabled
是否启动一个线程检查每个任务正使用的物理内存量,如果任务超出分配值,则直接将其杀掉,默认是true。
(4) yarn.nodemanager.vmem-check-enabled
是否启动一个线程检查每个任务正使用的虚拟内存量,如果任务超出分配值,则直接将其杀掉,默认是true。
(5)yarn.scheduler.minimum-allocation-mb
单个任务可申请的最少物理内存量,默认是1024(MB),如果一个任务申请的物理内存量少于该值,则该对应的值改为这个数。
(6)yarn.scheduler.maximum-allocation-mb
单个任务可申请的最多物理内存量,默认是8192(MB)。

  • 默认情况下,YARN采用了线程监控的方法判断任务是否超量使用内存,一旦发现超量,则直接将其杀死。
  • 由于Cgroups对内存的控制缺乏灵活性(即任务任何时刻不能超过内存上限,如果超过,则直接将其杀死或报OOM),而Java进程在创建瞬间内存将翻倍,之后骤降到正常值,这种情况下,采用线程监控的方式更加灵活(当发现进程树内存瞬间翻倍超过设定值时,可认为是正常现象,不会将任务杀死),因此YARN未提供Cgroups内存隔离机制。
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