ResourceManager剖析

一：概述

1.1 ResourceManager基本职能

1. ResourceManager需通过两个RPC协议与NodeManager和ApplicationMaster交互，具体如下：

   • ResourceTracker：NodeManager通过该RPC协议向ResourceManager注册、汇报节点健康状况和Container运行状态，并领取ResourceManager下达的命令，这些命令包括重新初始化、清理Container等，在该RPC协议中，NodeManager与ResourceManager之间采用了“pull模型”，NodeManager总是周期性地主动向ResourceManager发起请求，并通过心跳应答领取下达给自己得命令
   • ApplicationMasterProtocol：应用程序的ApplicationMaster通过该RPC协议向ResourceManager注册、申请资源和释放资源
   • ApplicationClientProtocol：应用程序的客户端通过该RPC协议向ResourceManager提交应用程序、查询应用程序状态和控制应用程序（比如杀死应用程序和修改应用程序优先级）等
   • ContainerManagementProtocol：ApplicationMaster通过该RPC协议要求NodeManager启动、停止Container和获得Containers的状态

2. 概括起来，ResourceManager主要完成以下几个功能：

   • 与客户端交互，处理来自客户端的请求
   • 启动和管理ApplicationMaster，并在它运行失败时重新启动它；资源管理和调度，接收来自ApplicationMaster的资源申请请求，并为之分配资源
   • 管理NodeManager，接收来自NodeManager的资源汇报信息，并向NodeManager下达管理指令（比如杀死Container等）

1.2 ResourceManager内部架构

1. ResourceM主要由以下几个部分组成
   • 用户交互模块：ResourceManager分别针对普通用户、管理员和Web提供了三种对外服务，具体实现分别对应ClientRMService、AdminService和WebApp
     • ClientRMService：ClientRMService是为普通用户提供的服务，它处理来自客户端的各种RPC请求，比如提交应用程序、终止应用程序、获取应用程序状态
     • AdminService：ResourceManager为管理员提供了一套独立的服务接口，以防止大量普通用户请求使管理员发送的管理命令饿死，管理员可通过这些接口管理集群，比如动态更新节点列表、更新ACL列表、更新队列信息等
     • WebApp：为了更加友好地展示集群资源使用情况和应用程序运行状态等信息。YARN对外提供了一个Web界面
   • NM管理模块
     • NMLivelineMonitor：监控NM是否活着，如果一个NodeManager在一定时间（默认为10min）未汇报心跳信息，则认为它死掉了，需要将其从集群中移除
     • NodesListManager：维护正常节点和异常节点列表，管理exclude（类似于黑名单）和include（类似于白名单）节点列表，这两个列表均是在配置文件中设置的，可以动态加载
     • ResourceTrackerService：处理来自NodeManager的请求，主要包括注册和心跳两种，其中，注册是NodeManager启动时发生的行为，请求包中包含节点的ID、可用的资源上线等信息；而心跳是周期性行为，包括各个Container运行状态、运行的各个Application列表、节点健康状况（可通过一个脚本设置）等信息，作为请求的应答，ResourceTrackerService可为NodeManager返回待释放的Container列表、Application列表等信息
   • AM管理模块
     • AMLivelinessMonitor：监控AM是否活着，如果一个ApplicationMaster在一定时间（默认为10min）内未汇报心跳信息，则认为它死掉了，它上面所有正在运行的Container将被置为失败状态，而AM本身被重新分配到另外一个节点上（用户可指定每个ApplicationMaster的尝试次数，默认是2）执行
     • ApplicationMasterLauncher：与某个NodeManager通信，要求它为某个应用程序启动ApplicationMaster
     • ApplicationMasterService（AMS）：处理来自ApplicationMaster的请求，主要包括注册和心跳两种请求，其中，注册是ApplicationMaster启动时发生的行为，注册请求包中包含ApplicationMaster启动节点；对外的RPC端口号和tracking URL等信息；而心跳则是周期性行为，汇报信息包含所需资源描述、待释放的Container列表、黑名单列表等，而AMS则为之返回新分配的Container、失败的Container、待抢占的Container列表等信息
   • Application管理模块
     • ApplicationACLsManager：管理应用程序访问权限，包含两部分权限：查看权限和修改权限。查看权限主要用于查看应用程序基本信息，而修改权限则主要用于修改应用程序优先级、杀死应用程序等
     • RMAppManager：管理应用程序的启动和关闭
     • ContainerAllocationExpirer：当AM收到RM新分配的一个Container后，必须在一定时间（默认为10min）内在对应的NM上启动该Container，否则RM将强制回收该Container，而一个已经分配的Container是否该被回收则是由ContainerAllocationExpirer决定和执行的
   • 状态机管理模块
     • RMApp：RMApp维护了一个应用程序（Application）的整个运行周期，包括从启动到运行结束整个过程。由于一个Application的生命周期可能会启动多个Application运行实例（Application Attempt），因此可认为，RMApp维护的是同一个Application启动的所有实例的生命周期
     • RMAppAttempt：一个应用程序可能启动多个实例，即一个实例运行失败后，可能再次启动一个重新运行，而每次启动称为一次运行尝试（或者“运行实例”），用“RMAppAttempt”描述，RMAppAttempt维护了一次运行尝试的整个生ing周期
     • RMContainer：RMContainer维护了一个Container的运行周期，包括从创建到运行结束整个过程。目前YARN尚不支持Container重用，一个Container用完后会立刻释放，将来可能会增加Container重用机制
     • RMNode：RMNode维护了一个NodeManager的生命周期，包括启动到运行结束整个过程
   • 安全管理模块：ResourceManager自带了非常全面的权限管理机制
   • 资源分配模块：该模块主要涉及一个组件——ResourceScheduler。ResourceScheduler是资源调度器，它按照一定的约束条件（比如队列容量限制等）将集群中的资源分配给各个应用程序，当前主要考虑内存和CPU资源。ResourceScheduler是一个插拔式模块，YARN自带了一个批处理资源调度器——FIFO和两个多用户调度器——Fair Scheduler和Capacity Scheduler

参考：《Hadoop 技术内幕：深入解析 YARN 架构设计与实现原理》

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