Flink运行时架构及各部署模式下作业提交流程

1.运行时架构

1.1 核心组件

1.1.1 JobManager

作业管理器,对于一个提交执行的作业,JobManager 是真正意义上的“管理者”(Master),负责管理调度,是一个 Flink 集群中任务管理和调度的核心,是控制应用执行的主进程。在不考虑高可用的情况下只能有一个
JobManager ,只有一个是正在运行的领导节点(leader),其他都是备用节点(standby)

JobManager包含三大核心组件:

  • JobMaster
  1. JobMaster是JobManager的核心组件,负责处理单独的作业(job)
  2. JobMaster和Job是一一对应的,多个Job可以运行在一个Flink集群中, 每个Job都有一个自己的JobMaster
  3. 在作业提交时,JobMaster会先接收到要执行的应用,一般是由客户端提 交来的,包括 Jar包,数据流图(dataflow Graph)和作业图(JobGraph)
  4. jobMaster会将JobGraph转换为一个物理层面的数据流图执行图(ExecutionGraph),它包含所有可以并发执行的任务
  5. JobMaster会向资源管理器ResourceManager发出请求,申请必要的资源,一旦获取到足够的资源,就会将执行图分发到真正运行他们的TaskManager上
  6. 在作业的运行过程中,JobMaster会负责所有需要中央协调的操作,比如说检查点(checkpoints)的协调
  • ResourceManager

注意:该ResourceManager是Flink内置的,不是其他资源调度平台(如YARN)的 ResourceManager

  1. ResourceManager主要负责资源的分配和管理,在Flink集群中只有一个
  2. 资源主要指的是TaskManager的槽(task slots),任务槽是Flink集群中的资源调配单元,包含了机器用来计算的一组CPU和内存资源
  3. 每一个task都要分配到一个slot上进行
  4. Flink集群Standalone部署模式下,TaskManager是单独启动的(没有Per-Job模式),此时的ResourceManager只能分发可用的TaskManager任务槽,不能单独启动新的TaskManager
  5. Flink集群部署资源管理平台时(YARN 、K8s)等,ResourceManager 会将有空闲槽位的 TaskManager 分配给 JobMaster。若ResourceManager 没有足够的任务槽,它还可以向资源提供平台请求提供启动 TaskManager 进程的容器。另外,ResourceManager 还负责停掉空闲的 TaskManager,释放计算资源
  • Dispatcher
  1. Dispatcher分发器主要提供一个REST接口,用来提交应用
  2. 为每一个新提交的作业启动一个新的JobMaster组件
  3. 启动Web UI,方便地展示和监控作业信息
  4. 在架构中并不是必须的,在不同的部署模式下可能会被忽略

1.1.2 TaskManager

任务管理器,是Flink中的工作进程,称为Worker

  • 数据流的具体计算由它来完成,每个Flink集群至少一个TaskManager,每一个TaskManager包含一定数量的任务槽(slot),slot是资源调度的最小单位,slot的数量决定了TaskManager并行处理任务的数量
  • 启动后,TaskManager会向ResourceManager注册它的slots,收到ResourceManager的指令后,TaskManager就会将一个或多个slot提供给JobMaster调用,JobMaster就可以分配任务来执行了
  • 在执行过程中,TaskManager 可以缓冲数据,还可以跟其他运行同一应用的 TaskManager交换数据

1.2 作业图

Flink运行时架构及各部署模式下作业提交流程_第1张图片

2. 作业提交流程

2.1 抽象流程

Flink 的提交流程,随着部署模式、资源管理平台的不同,会有不同的变化。首先我们从一个高层级的视角,来做一下抽象提炼,看一看作业提交时宏观上各组件是怎样交互协作的

Flink运行时架构及各部署模式下作业提交流程_第2张图片

  1. Client向Dispatcher提交作业
  2. Dispatcher通过REST接口将作业(包含 JobGraph)提交给 JobMaster
  3. JobMaster将JobGraph解析成可执行的ExecutionGraph得到所需资源的数量,向ResourceManager申请作业所需要的slots
  4. ResourceManager判断当前是否有足够的可用资源,如果没有则启动新的TaskManager
  5. TaskManager启动之后,向ResourceManager注册可用的slot
  6. ResourceManager向TaskManager发出命令,为新作业提供slots
  7. TaskManager向JobMaster提供slots
  8. JobMaster向TaskManager分发任务
  9. TaskManager执行任务,相互之间可以交换数据

2.2 独立模式(Standalone)

在独立模式下,只有两种部署方式会话模式应用模式,没有分离模式。Flink的三种部署方式
两者整体的作业提交流程十分相似:TaskManager都需要手动启动,JobMaster向ResourceManager申请资源时,ResourceManager会直接要求TaskManager提供资源,区别在于,会话模式下,TaskManager是预先启动的,应用模式的TaskManager是作业提交时启动的

Flink运行时架构及各部署模式下作业提交流程_第3张图片
该作业流程除了ResourceManager不需要启动TaskManager,而是直接向已有的TaskManager要求资源,和上述抽象流程完全一致

2.3 FLINK ON YARN

flink在资源管理平台的作业提交流程,以YARN集群为例

  • 会话模式

需要事先申请资源,如图所示:
Flink运行时架构及各部署模式下作业提交流程_第4张图片
这里只启动了 JobManager,在 JobManager 内部,由于还没有提交作业,故只有ResourceManager 和 Dispatcher 在运行,而 TaskManager 可以根据需要动态地启动。如图所示:
Flink运行时架构及各部署模式下作业提交流程_第5张图片

  1. Client提交任务到Dispatcher
  2. Dispatcher启动JobMaster
  3. JobMaster向ResourceManager(Flink)申请slots
  4. ResourceManager(Flink)向ResourceManager(YARN)申请Container资源
  5. ResourceManager(YARN)启动TaskManager
  6. TaskManager向ResourceManager(Flink)注册可用slots
  7. ResourceManager(Flink)向TaskManager请求slots
  8. TakManager向JobMaster提供slots
  9. JobMaster分发任务给TaskManager,TaskManager执行任务
  • 分离模式

在分离模式下,Flink 集群不会预先启动,而是在提交作业时,才启动新的 JobManager。具体流程如图所示:
Flink运行时架构及各部署模式下作业提交流程_第6张图片

  1. Client提交任务到ResourceManager(YARN)
  2. ResourceManager(YARN)分配Container资源,启动Flink的JobMaster,并将作业提交给JobMaster,此处省略Dispatcher(与会话模式的区别点)
  3. JobMaster向ResourceManager(Flink)请求slots
  4. ResourceManager(Flink)向ResourceManager(YARN)请求Container资源
  5. ResourceManager(YARN)启动新的TaskManager容器
  6. TaskManager向ResourceManager(Flink)注册可用的slots
  7. ResourceManager(Flink)向TaskManager请求slots
  8. TaskManager向JobMaster提供slots
  9. JobMaster分发任务给TaskManager,TaskManager执行任务
  • 应用模式
    应用模式与分离模式的提交流程非常相似,只是初始提交给 YARN 资源管理器的不再是具体的作业,而是整个应用。一个应用中可能包含了多个作业,这些作业都将在 Flink 集群中启动各自对应的 JobMaster.

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