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YARN 设计理念与基本架构

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作者:牛肉圆粉不加葱

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YARN 的基本组成结构

1. ResourceManager

ResourceManager 是一个全局的资源管理器,负责整个集群的资源管理和分配。它主要由两个组件构成:调度器(Scheduler)和应用程序管理器(Applications Master,ASM)。

①调度器

该调度器是一个 “纯调度器”,不再参与任何与具体应用程序逻辑相关的工作,而仅根据各个应用程序的资源需求进行分配,资源分配的单位用一个资源抽象概念 “Container” 来表示。Container 封装了内存和 CPU。此外,调度器是一个可插拔的组件,用户可根据自己的需求设计新的调度器,YARN 自身提供了 Fair Scheduler 和 Capacity Scheduler。

②应用程序管理器

应用程序管理器负责管理整个系统中所有应用程序,包括应用程序的提交、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。

2. ApplicationMaster

用户提交的每个 Application 都要包含一个 ApplicatioNMaster,主要功能包括:

  1. 向 RM 调度器申请资源(用 Container 表示)
  2. 将从 RM 分配的资源分配给 Applcation 内部的任务
  3. 与 NM 通信请求 启动/停止 任务
  4. 监控所有任务的运行状态,并在失败时重新为任务申请资源以重启任务

3. NodeManager

NM 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 等各种命令。

4. Container

Container 是 YARN 中资源抽象,它封装了某个节点上的内存和 CPU,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 是使用轻量级资源隔离机制 Cgroups 进行资源隔离的。

YARN 通信协议

在 YARN 中,任何两个需要相互通信的组件之间仅有一个 RPC 协议,而对于任何一个 RPC 协议,通信双方有一端是 Client,另一端是 Server,且 Client 总是主动连接 Server。YARN 中有以下几个主要的 RPC 协议:

  1. JobClient 与 RM 之间的协议:ApplicationClientProtocol,JobClient 通过该 RPC 协议提交应用程序、查询应用程序状态等
  2. Admin(管理员)与 RM 之间的协议:ResourceManagerAdministrationProtocol,Admin 通过该 RPC 协议更新系统配置文件,比如节点黑白名单、用户队列权限等
  3. AM 与 RM 之间的协议:ApplicationMasterProtocol,AM 通过该 RPC 协议向 RM 注册并撤销自己,并为各个人物申请资源
  4. NM 与 RM 之间的协议:ResourceTracker,NM 通过该协议向 RM 注册,并定时发送心跳信息汇报当前节点的资源使用情况和 Container 运行情况,并接收来自 AM 的命令
  5. AM 与 NM 之间的协议:ContainerManagermentProtocol,AM 通过该 RPC 协议要求 NM 启动或者停止 Container

YARN 工作流程

工作流程
YARN 的工作流程如上所示:

  1. Client 向 YARN 提交应用程序,其中包括 ApplicationMaster 程序及启动 ApplicationMaster 的命令
  2. ResourceManager 为该 ApplicationMaster 分配第一个 Container,并与对应的 NodeManager 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
  4. ApplicationMaster 为 Application 的任务申请并领取资源
  5. 领取到资源后,要求对应的 NodeManager 在 Container 中启动任务
  6. NodeManager 收到 ApplicationMaster 的请求后,为任务设置好运行环境(包括环境变量、JAR 包、二进制程序等),将任务启动脚本写到一个脚本中,并通过运行该脚本启动任务
  7. 各个任务通过 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,从而可以在失败时重启任务
  8. 应用程序完成后,ApplicationMaster 向 ResourceManager 注销并关闭自己

需要注意的是,实际情况中,集群可能并没有那么多资源来满足 ApplicationMaster 的资源请求,这是 ApplicationMaster 会采用轮循的方式不断申请资源,直到申请到资源或 Application 结束为止。

原文>>>

End.

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