YARN的Memory和CPU调优配置详解

Posted 2021-05-01 若泽大数据

Hadoop YARN同时支持内存和CPU两种资源的调度，本文介绍如何配置YARN对内存和CPU的使用。

YARN作为一个资源调度器，应该考虑到集群里面每一台机子的计算资源，然后根据application申请的资源进行分配Container。Container是YARN里面资源分配的基本单位，具有一定的内存以及CPU资源。

在YARN集群中，平衡内存、CPU、磁盘的资源的很重要的，根据经验，每两个container使用一块磁盘以及一个CPU核的时候可以使集群的资源得到一个比较好的利用。

内存配置

关于内存相关的配置可以参考hortonwork公司的文档Determine HDP Memory Configuration Settings来配置你的集群。

YARN以及MAPREDUCE所有可用的内存资源应该要除去系统运行需要的以及其他的hadoop的一些程序，总共保留的内存=系统内存+HBASE内存。

可以参考下面的表格确定应该保留的内存：

每台机子内存	系统需要的内存	HBase需要的内存
4GB	1GB	1GB
8GB	2GB	1GB
16GB	2GB	2GB
24GB	4GB	4GB
48GB	6GB	8GB
64GB	8GB	8GB
72GB	8GB	8GB
96GB	12GB	16GB
128GB	24GB	24GB
255GB	32GB	32GB
512GB	64GB	64GB

计算每台机子最多可以拥有多少个container，可以使用下面的公式:

containers = min (2*CORES, 1.8*DISKS, (Total available RAM) / MIN_CONTAINER_SIZE)

说明：

• CORES为机器CPU核数

• DISKS为机器上挂载的磁盘个数

• Total available RAM为机器总内存

• MIN_CONTAINER_SIZE是指container最小的容量大小，这需要根据具体情况去设置，可以参考下面的表格：

每台机子可用的RAM	container最小值
小于4GB	256MB
4GB到8GB之间	512MB
8GB到24GB之间	1024MB
大于24GB	2048MB

每个container的平均使用内存大小计算方式为：

RAM-per-container =max(MIN_CONTAINER_SIZE, (Total Available RAM) / containers))

通过上面的计算，YARN以及MAPREDUCE可以这样配置：

配置文件	配置设置	默认值	计算值
yarn-site.xml	yarn.nodemanager.resource.memory-mb	8192 MB	= containers * RAM-per-container
yarn-site.xml	yarn.scheduler.minimum-allocation-mb	1024MB	= RAM-per-container
yarn-site.xml	yarn.scheduler.maximum-allocation-mb	8192 MB	= containers * RAM-per-container
yarn-site.xml (check)	yarn.app.mapreduce.am.resource.mb	1536 MB	= 2 * RAM-per-container
yarn-site.xml (check)	yarn.app.mapreduce.am.command-opts	-Xmx1024m	= 0.8 * 2 * RAM-per-container
mapred-site.xml	mapreduce.map.memory.mb	1024 MB	= RAM-per-container
mapred-site.xml	mapreduce.reduce.memory.mb	1024 MB	= 2 * RAM-per-container
mapred-site.xml	mapreduce.map.java.opts		= 0.8 * RAM-per-container
mapred-site.xml	mapreduce.reduce.java.opts		= 0.8 * 2 * RAM-per-container

举个例子：对于128G内存、32核CPU的机器，挂载了7个磁盘，根据上面的说明，系统保留内存为24G，不适应HBase情况下，系统剩余可用内存为104G，计算containers值如下：

containers = min (2*32, 1.8* 7 , (128-24)/2) = min (64, 12.6 , 51) = 13

计算RAM-per-container值如下：

RAM-per-container = max (2, (124-24)/13) = max (2, 8) = 8

你也可以使用脚本yarn-utils.py来计算上面的值：

#!/usr/bin/env python
import optparse
from pprint import pprint
import logging
import sys
import math
import ast

''' Reserved for OS + DN + NM, Map: Memory => Reservation '''
reservedStack = { 4:1, 8:2, 16:2, 24:4, 48:6, 64:8, 72:8, 96:12, 
                   128:24, 256:32, 512:64}
''' Reserved for HBase. Map: Memory => Reservation '''

reservedHBase = {4:1, 8:1, 16:2, 24:4, 48:8, 64:8, 72:8, 96:16, 
                   128:24, 256:32, 512:64}
GB = 1024

def getMinContainerSize(memory):
  if (memory <= 4):
    return 256
  elif (memory <= 8):
    return 512
  elif (memory <= 24):
    return 1024
  else:
    return 2048
  pass

def getReservedStackMemory(memory):
  if (reservedStack.has_key(memory)):
    return reservedStack[memory]
  if (memory <= 4):
    ret = 1
  elif (memory >= 512):
    ret = 64
  else:
    ret = 1
  return ret

def getReservedHBaseMem(memory):
  if (reservedHBase.has_key(memory)):
    return reservedHBase[memory]
  if (memory <= 4):
    ret = 1
  elif (memory >= 512):
    ret = 64
  else:
    ret = 2
  return ret

def main():
  log = logging.getLogger(__name__)
  out_hdlr = logging.StreamHandler(sys.stdout)
  out_hdlr.setFormatter(logging.Formatter(' %(message)s'))
  out_hdlr.setLevel(logging.INFO)
  log.addHandler(out_hdlr)
  log.setLevel(logging.INFO)
  parser = optparse.OptionParser()
  memory = 0
  cores = 0
  disks = 0
  hbaseEnabled = True
  parser.add_option('-c', '--cores', default = 16,
                     help = 'Number of cores on each host')
  parser.add_option('-m', '--memory', default = 64, 
                    help = 'Amount of Memory on each host in GB')
  parser.add_option('-d', '--disks', default = 4, 
                    help = 'Number of disks on each host')
  parser.add_option('-k', '--hbase', default = "True",
                    help = 'True if HBase is installed, False is not')
  (options, args) = parser.parse_args()

  cores = int (options.cores)
  memory = int (options.memory)
  disks = int (options.disks)
  hbaseEnabled = ast.literal_eval(options.hbase)

  log.info("Using cores=" + str(cores) + " memory=" + str(memory) + "GB" +
            " disks=" + str(disks) + " hbase=" + str(hbaseEnabled))
  minContainerSize = getMinContainerSize(memory)
  reservedStackMemory = getReservedStackMemory(memory)
  reservedHBaseMemory = 0
  if (hbaseEnabled):
    reservedHBaseMemory = getReservedHBaseMem(memory)
  reservedMem = reservedStackMemory + reservedHBaseMemory
  usableMem = memory - reservedMem
  memory -= (reservedMem)
  if (memory < 2):
    memory = 2
    reservedMem = max(0, memory - reservedMem)

  memory *= GB

  containers = int (min(2 * cores,
                         min(math.ceil(1.8 * float(disks)),
                              memory/minContainerSize)))
  if (containers <= 2):
    containers = 3

  log.info("Profile: cores=" + str(cores) + " memory=" + str(memory) + "MB"
           + " reserved=" + str(reservedMem) + "GB" + " usableMem="
           + str(usableMem) + "GB" + " disks=" + str(disks))

  container_ram = abs(memory/containers)
  if (container_ram > GB):
    container_ram = int(math.floor(container_ram / 512)) * 512
  log.info("Num Container=" + str(containers))
  log.info("Container Ram=" + str(container_ram) + "MB")
  log.info("Used Ram=" + str(int (containers*container_ram/float(GB))) + "GB")
  log.info("Unused Ram=" + str(reservedMem) + "GB")
  log.info("yarn.scheduler.minimum-allocation-mb=" + str(container_ram))
  log.info("yarn.scheduler.maximum-allocation-mb=" + str(containers*container_ram))
  log.info("yarn.nodemanager.resource.memory-mb=" + str(containers*container_ram))
  map_memory = container_ram
  reduce_memory = 2*container_ram if (container_ram <= 2048) else container_ram
  am_memory = max(map_memory, reduce_memory)
  log.info("mapreduce.map.memory.mb=" + str(map_memory))
  log.info("mapreduce.map.java.opts=-Xmx" + str(int(0.8 * map_memory)) +"m")
  log.info("mapreduce.reduce.memory.mb=" + str(reduce_memory))
  log.info("mapreduce.reduce.java.opts=-Xmx" + str(int(0.8 * reduce_memory)) + "m")
  log.info("yarn.app.mapreduce.am.resource.mb=" + str(am_memory))
  log.info("yarn.app.mapreduce.am.command-opts=-Xmx" + str(int(0.8*am_memory)) + "m")
  log.info("mapreduce.task.io.sort.mb=" + str(int(0.4 * map_memory)))
  pass

if __name__ == '__main__':
  try:
    main()
  except(KeyboardInterrupt, EOFError):
    print("\nAborting ... Keyboard Interrupt.")
    sys.exit(1)

执行下面命令：

python yarn-utils.py -c 32 -m 128 -d 7 -k False 

返回结果如下：

Using cores=32 memory=128GB disks=7 hbase=False
 Profile: cores=32 memory=106496MB reserved=24GB usableMem=104GB disks=7
 Num Container=13
 Container Ram=8192MB
 Used Ram=104GB
 Unused Ram=24GB
 yarn.scheduler.minimum-allocation-mb=8192
 yarn.scheduler.maximum-allocation-mb=106496
 yarn.nodemanager.resource.memory-mb=106496
 mapreduce.map.memory.mb=8192
 mapreduce.map.java.opts=-Xmx6553m
 mapreduce.reduce.memory.mb=8192
 mapreduce.reduce.java.opts=-Xmx6553m
 yarn.app.mapreduce.am.resource.mb=8192
 yarn.app.mapreduce.am.command-opts=-Xmx6553m
 mapreduce.task.io.sort.mb=3276

这样的话，每个container内存为8G，似乎有点多，我更愿意根据集群使用情况任务将其调整为2G内存，则集群中下面的参数配置值如下：

配置文件	配置设置	计算值
yarn-site.xml	yarn.nodemanager.resource.memory-mb	= 52 * 2 =104 G
yarn-site.xml	yarn.scheduler.minimum-allocation-mb	= 2G
yarn-site.xml	yarn.scheduler.maximum-allocation-mb	= 52 * 2 = 104G
yarn-site.xml (check)	yarn.app.mapreduce.am.resource.mb	= 2 * 2=4G
yarn-site.xml (check)	yarn.app.mapreduce.am.command-opts	= 0.8 * 2 * 2=3.2G
mapred-site.xml	mapreduce.map.memory.mb	= 2G
mapred-site.xml	mapreduce.reduce.memory.mb	= 2 * 2=4G
mapred-site.xml	mapreduce.map.java.opts	= 0.8 * 2=1.6G
mapred-site.xml	mapreduce.reduce.java.opts	= 0.8 * 2 * 2=3.2G

对应的xml配置为：

<property>
      <name>yarn.nodemanager.resource.memory-mb</name>
      <value>106496</value>
  </property>
  <property>
      <name>yarn.scheduler.minimum-allocation-mb</name>
      <value>2048</value>
  </property>
  <property>
      <name>yarn.scheduler.maximum-allocation-mb</name>
      <value>106496</value>
  </property>
  <property>
      <name>yarn.app.mapreduce.am.resource.mb</name>
      <value>4096</value>
  </property>
  <property>
      <name>yarn.app.mapreduce.am.command-opts</name>
      <value>-Xmx3276m</value>
  </property>

另外，还有一下几个参数：

• 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。

• 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。

• yarn.nodemanager.vmem-pmem-ratio：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。

第一个参数的意思是当一个map任务总共分配的物理内存为2G的时候，该任务的container最多内分配的堆内存为1.6G，可以分配的虚拟内存上限为2*2.1=4.2G。另外，照这样算下去，每个节点上YARN可以启动的Map数为104/2=52个。

CPU配置

YARN中目前的CPU被划分成虚拟CPU（CPU virtual Core），这里的虚拟CPU是YARN自己引入的概念，初衷是，考虑到不同节点的CPU性能可能不同，每个CPU具有的计算能力也是不一样的，比如某个物理CPU的计算能力可能是另外一个物理CPU的2倍，这时候，你可以通过为第一个物理CPU多配置几个虚拟CPU弥补这种差异。用户提交作业时，可以指定每个任务需要的虚拟CPU个数。

在YARN中，CPU相关配置参数如下：

• yarn.nodemanager.resource.cpu-vcores：表示该节点上YARN可使用的虚拟CPU个数，默认是8，注意，目前推荐将该值设值为与物理CPU核数数目相同。如果你的节点CPU核数不够8个，则需要调减小这个值，而YARN不会智能的探测节点的物理CPU总数。

• yarn.scheduler.minimum-allocation-vcores：单个任务可申请的最小虚拟CPU个数，默认是1，如果一个任务申请的CPU个数少于该数，则该对应的值改为这个数。

• yarn.scheduler.maximum-allocation-vcores：单个任务可申请的最多虚拟CPU个数，默认是32。

对于一个CPU核数较多的集群来说，上面的默认配置显然是不合适的，在我的测试集群中，4个节点每个机器CPU核数为31，留一个给操作系统，可以配置为：

<property>
      <name>yarn.nodemanager.resource.cpu-vcores</name>
      <value>31</value>
  </property>
  <property>
      <name>yarn.scheduler.maximum-allocation-vcores</name>
      <value>124</value>
  </property>

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