第一章 Yarn简介

简介

Yarn是Hadoop生态圈中的一个通用资源管理系统和调度平台，产生于Hadoop2。可为上层应用提供统一的资源管理和调度，它的引入为集群在利用率、资源统一管理和数据共享等方面带来了巨大好处。

产生的背景

Yarn是在Hadoop MRv1基础上演化而来的，它克服了MRv1中的各种局限性，提升了集群资源利用率，降低了运维成本，支持多种计算框架（如MR2,Spark,Flink等），并能够使这些计算框架共享数据。

YARN基本架构

Yarn总体上仍然是Master/Slave结构，在整个资源管理框架中，ResourceManager为Master，NodeManager为Slave，ResourceManager负责对各个NodeManager上的资源进行统一管理和调度。当用户提交一个应用程序时，需要提供一个用以跟踪和管理这个程序的ApplicationMaster，它负责向ResourceManager申请资源，并要求NodeManger启动可以占用一定资源的任务。由于不同的ApplicationMaster被分布到不同的节点上，因此它们之间不会相互影响。

yarn架构.png

1. ResourceManager(RM)

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

• 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。需要注意的是，该调度器是一个“纯调度器”，它处理任何与具体应用程序相关的工作，比如不负责监控或者跟踪应用的执行状态等，也不负责重新启动因应用执行失败或者硬件故障而产生的失败任务，这些均交由应用程序相关的ApplicationMaster完成。调度器仅根据各个应用程序的资源需求进行资源分配，而资源分配单位用一个抽象概念Container表示，Container是一个动态资源分配单位，它将内存、CPU、磁盘、网络等资源封装在一起，从而限定每个任务使用的资源量。此外，该调度器是一个可插拔的组件，用户可根据自己的需要设计新的调度器，YARN提供了多种直接可用的调度器，比如Fair Scheduler和Capacity Scheduler等。

• 应用程序管理器（Applications Manager，ASM）

  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ApplicationMaster、监控ApplicationMaster运行状态并在失败时重新启动它等。

2. ApplicationMaster(AM)

用户提交的每个应用程序均包含一个AM，主要功能包括：

• 与RM调度器协商以获取资源（以Container表示）
• 将得到的资源（container）分配给具体的任务
• 与NM通信,去启动/停止任务
• 监控所有任务运行状态，并在任务失败时重新为任务申请资源以重启任务

3. NodeManager(NM)

NM是每个节点上的资源和任务管理器。

• NM定时地向RM汇报本节点的资源使用情况和Container运行状态
• NM接受并处理来自AM的Container启动/停止等各种请求

4. Container

Container是YARN中的资源抽象，它封装了某个节点上的多维资源，如CPU、内存、磁盘、网络等。当AM向RM申请资源时，RM向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。Container是一个动态资源划分单位，是根据应用程序的需求自动生成的。目前，YARN仅支持CPU和内存两种资源。

Yarn工作流程

运行在Yarn上的应用程序主要分为两类：短应用程序和长应用程序。其中，短应用程序是指一定时间内可运行完成并正常退出的应用程序，如：MapReduce作业、Spark DAG作业等。长应用程序是指不出意外，永不终止运行的应用程序，通常是一些服务，比如Spark Streaming，HBase等。

当用户向Yarn中提交一个应用程序后，Yarn将分两个阶段运行该应用程序：第一阶段是启动ApplicationMaster。第二阶段是由ApplicationMaster创建应用程序，为它申请资源，并监控它的整个运行过程，直到运行完成。如下图：

yarn工作流程.png

1. 用户通过Client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，这样用户就可以直接通过ApplicationMaster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，ApplicationMaster可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。

8. 应用程序运行完成后，ApplicationMaster向ResourceManager注销并关自己。