Hadoop-Yarn

Posted 2021-07-18 丶落幕

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Hadoop-Yarn相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Hadoop-Yarn

1 Yarn 资源调度器
2 Yarn 案例实操
总结

1 Yarn 资源调度器

Yarn 是一个资源调度平台，负责为运算程序提供服务器运算资源，相当于一个分布式的操作系统平台，而 MapReduce 等运算程序则相当于运行于操作系统之上的应用程序。

1.1 Yarn 基础架构

YARN 主要由 ResourceManager、NodeManager、ApplicationMaster 和 Container 等组件构成。
在这里插入图片描述

1.2 Yarn 工作机制

在这里插入图片描述
（1）MR 程序提交到客户端所在的节点。

（2）YarnRunner 向 ResourceManager 申请一个 Application。

（3）RM 将该应用程序的资源路径返回给 YarnRunner。

（4）该程序将运行所需资源提交到 HDFS 上。

（5）程序资源提交完毕后，申请运行 mrAppMaster。

（6）RM 将用户的请求初始化成一个 Task。

（7）其中一个 NodeManager 领取到 Task 任务。

（8）该 NodeManager 创建容器 Container，并产生 MRAppmaster。

（9）Container 从 HDFS 上拷贝资源到本地。

（10）MRAppmaster 向 RM 申请运行 MapTask 资源。

（11）RM 将运行 MapTask 任务分配给另外两个 NodeManager，另两个 NodeManager 分别领取任务并创建容器。

（12）MR 向两个接收到任务的 NodeManager 发送程序启动脚本，这两个 NodeManager 分别启动 MapTask，MapTask 对数据分区排序。

（13）MrAppMaster 等待所有 MapTask 运行完毕后，向 RM 申请容器，运行 ReduceTask。

（14）ReduceTask 向 MapTask 获取相应分区的数据。

（15）程序运行完毕后，MR 会向 RM 申请注销自己。

1.3 作业提交全过程

（1）作业提交

第 1 步：Client 调用 job.waitForCompletion 方法，向整个集群提交 MapReduce 作业。

第 2 步：Client 向 RM 申请一个作业 id。

第 3 步：RM 给 Client 返回该 job 资源的提交路径和作业 id。

第 4 步：Client 提交 jar 包、切片信息和配置文件到指定的资源提交路径。

第 5 步：Client 提交完资源后，向 RM 申请运行 MrAppMaster。

（2）作业初始化

第 6 步：当 RM 收到 Client 的请求后，将该 job 添加到容量调度器中。

第 7 步：某一个空闲的 NM 领取到该 Job。

第 8 步：该 NM 创建 Container，并产生 MRAppmaster。

第 9 步：下载 Client 提交的资源到本地。

（3）任务分配

第 10 步：MrAppMaster 向 RM 申请运行多个 MapTask 任务资源。

第 11 步：RM 将运行 MapTask 任务分配给另外两个 NodeManager，另两个 NodeManager 分别领取任务并创建容器。

（4）任务运行

第 12 步：MR 向两个接收到任务的 NodeManager 发送程序启动脚本，这两个 NodeManager 分别启动 MapTask，MapTask 对数据分区排序。

第13步：MrAppMaster等待所有MapTask运行完毕后，向RM申请容器，运行ReduceTask。

第 14 步：ReduceTask 向 MapTask 获取相应分区的数据。

第 15 步：程序运行完毕后，MR 会向 RM 申请注销自己。

（5）进度和状态更新 YARN 中的任务将其进度和状态(包括 counter)返回给应用管理器, 客户端每秒(通过 mapreduce.client.progressmonitor.pollinterval 设置)向应用管理器请求进度更新, 展示给用户。

（6）作业完成除了向应用管理器请求作业进度外, 客户端每 5 秒都会通过调用 waitForCompletion()来检查作业是否完成。时间间隔可以通过 mapreduce.client.completion.pollinterval 来设置。作业完成之后, 应用管理器和 Container 会清理工作状态。作业的信息会被作业历史服务器存储以备之后用户核查。

1.4 Yarn 调度器和调度算法

目前，Hadoop 作业调度器主要有三种：FIFO、容量（Capacity Scheduler）和公平（Fair Scheduler）。Apache Hadoop3.1.3 默认的资源调度器是 Capacity Scheduler。

具体设置详见：yarn-default.xml 文件

  <property>
    <description>The class to use as the resource scheduler.</description>
    <name>yarn.resourcemanager.scheduler.class</name>
    <value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.capacity.CapacityScheduler</value>
  </property>

1.4.1 先进先出调度器（FIFO）

FIFO 调度器（First In First Out）：单队列，根据提交作业的先后顺序，先来先服务。
在这里插入图片描述
优点：简单易懂；

缺点：不支持多队列，生产环境很少使用；

1.4.2 容量调度器（Capacity Scheduler）

Capacity Scheduler 是 Yahoo 开发的多用户调度器。

（1）容量调度器特点
在这里插入图片描述
1、多队列：每个队列可配置一定的资源量，每个队列采用FIFO调度策略。

2、容量保证：管理员可为每个队列设置资源最低保证和资源使用上限

3、灵活性：如果一个队列中的资源有剩余，可以暂时共享给那些需要资源的队列，而一旦该队列有新的应用程序提交，则其他队列借调的资源会归还给该队列。

4、多租户：支持多用户共享集群和多应用程序同时运行。为了防止同一个用户的作业独占队列中的资源，该调度器会对同一用户提交的作业所占资源量进行限定。

（2）容量调度器资源分配算法
在这里插入图片描述

1.4.3 公平调度器（Fair Scheduler）

Fair Schedulere 是 Facebook 开发的多用户调度器。
在这里插入图片描述
1）与容量调度器相同点

（1）多队列：支持多队列多作业

（2）容量保证：管理员可为每个队列设置资源最低保证和资源使用上线

（3）灵活性：如果一个队列中的资源有剩余，可以暂时共享给那些需要资源的队列，而一旦该队列有新的应用程序提交，则其他队列借调的资源会归还给该队列。

（4）多租户：支持多用户共享集群和多应用程序同时运行；为了防止同一个用户的作业独占队列中的资源，该调度器会对同一用户提交的作业所占资源量进行限定。

2）与容量调度器不同点

（1）核心调度策略不同

容量调度器：优先选择资源利用率低的队列

公平调度器：优先选择对资源的缺额比例大的

（2）每个队列可以单独设置资源分配方式

容量调度器：FIFO、 DRF

公平调度器：FIFO、FAIR、DRF

公平调度器——缺额
在这里插入图片描述

公平调度器设计目标是：在时间尺度上，所有作业获得公平的资源。某一时刻一个作业应获资源和实际获取资源的差距叫“缺额”
调度器会优先为缺额大的作业分配资源

公平调度器队列资源分配方式
在这里插入图片描述
公平调度器资源分配算法

公平调度器队列资源分配方式

3）DRF策略

DRF（Dominant Resource Fairness），我们之前说的资源，都是单一标准，例如只考虑内存（也是Yarn默认的情况）。但是很多时候我们资源有很多种，例如内存，CPU，网络带宽等，这样我们很难衡量两个应用应该分配的资源比例。

那么在YARN中，我们用DRF来决定如何调度：

假设集群一共有100 CPU和10T 内存，而应用A需要（2 CPU, 300GB），应用B需要（6 CPU，100GB）。则两个应用分别需要A（2%CPU, 3%内存）和B（6%CPU, 1%内存）的资源，这就意味着A是内存主导的, B是 CPU主导的，针对这种情况，我们可以选择DRF策略对不同应用进行不同资源（CPU和内存）的一个不同比例的限制。

1.5 Yarn 常用命令

Yarn 状态的查询，除了可以在 hadoop103:8088 页面查看外，还可以通过命令操作。常见的命令操作如下所示：

1.5.1 yarn application 查看任务

（1）列出所有 Application(运行状态才能查到)：

yarn application -list

（2）根据 Application 状态过滤：

# ALL、NEW、NEW_SAVING、SUBMITTED、ACCEPTED、RUNNING、FINISHED、FAILED、KILLED
yarn application -list -appStates 状态 #如: FINISHED

（3）Kill 掉 Application：

yarn application -kill application_1624374869321_0004

1.5.2 yarn logs 查看日志

（1）查询 Application 日志：yarn logs -applicationId < ApplicationId >

yarn logs -applicationId application_1624374869321_0004

（2）查询 Container 日志：yarn logs -applicationId < ApplicationId > -containerId < ContainerId >

yarn logs -applicationId application_1624374869321_0004 -containerId container_1624374869321_0004_01_000001

1.5.3 yarn applicationattempt 查看尝试运行的任务

（1）列出所有 Application 尝试的列表：yarn applicationattempt -list < ApplicationId >

能查到 applicationattemptid 和 ContainerId

yarn applicationattempt -list application_1624374869321_0004

（2）打印 ApplicationAttemp 状态：yarn applicationattempt -status < ApplicationAttemptId >

yarn applicationattempt -status appattempt_1624374869321_0004_000001

ApplicationId 和 ApplicationAttemptId 是不一样的

1.5.4 yarn container 查看容器(运行状态才能查到)

（1）列出所有 Container：yarn container -list < ApplicationAttemptId >

yarn container -list appattempt_1624374869321_0004_000001

（2）打印 Container 状态：yarn container -status < ContainerId >

yarn container -status container_1624374869321_0004_01_000001

1.5.5 yarn node 查看节点状态

列出所有节点：yarn node -list -all

yarn node -list -all

1.5.6 yarn rmadmin 更新配置

加载队列配置：yarn rmadmin -refreshQueues

yarn rmadmin -refreshQueues

1.5.7 yarn queue 查看队列

打印队列信息：yarn queue -status < QueueName >

yarn queue -status default

1.6 Yarn 生产环境核心参数

在这里插入图片描述

2 Yarn 案例实操

注：调整下列参数之前尽量拍摄 Linux 快照，否则后续的案例，还需要重写准备集群。

2.1 Yarn 生产环境核心参数配置案例

1）需求：从 1G 数据中，统计每个单词出现次数。服务器 3 台，每台配置 4G 内存，4 核 CPU，4 线程。

2）需求分析：

1G / 128m = 8 个 MapTask；1 个 ReduceTask；1 个 mrAppMaster

平均每个节点运行 10 个 / 3 台 ≈ 3 个任务（4 3 3）

3）修改 yarn-site.xml 配置参数如下：

<!-- 选择调度器，默认容量 -->
<property>
	<name>yarn.resourcemanager.scheduler.class</name>
	<value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.capacity.CapacityScheduler</value>
</property>
<!-- ResourceManager 处理调度器请求的线程数量,默认 50；如果提交的任务数大于 50，可以增加该值，但是不能超过 3 台 * 4 线程 = 12 线程（去除其他应用程序实际不能超过 8） -->
<property>
	<name>yarn.resourcemanager.scheduler.client.thread-count</name>
	<value>8</value>
</property>
<!-- 是否让 yarn 自动检测硬件进行配置，默认是 false，如果该节点有很多其他应用程序，建议手动配置。如果该节点没有其他应用程序，可以采用自动 -->
<property>
	<name>yarn.nodemanager.resource.detect-hardware-capabilities</name>
	<value>false</value>
</property>
<!-- 是否将虚拟核数当作 CPU 核数，默认是 false，采用物理 CPU 核数 -->
<property>
	<name>yarn.nodemanager.resource.count-logical-processors-ascores</name>
	<value>false</value>
</property>
<!-- 虚拟核数和物理核数乘数，默认是 1.0 -->
<property>
	<name>yarn.nodemanager.resource.pcores-vcores-multiplier</name>
	<value>1.0</value>
</property>
<!-- NodeManager 使用内存数，默认 8G，修改为 4G 内存 -->
<property>
	<name>yarn.nodemanager.resource.memory-mb</name>
	<value>4096</value>
</property>
<!-- NodeManager 的 CPU 核数，不按照硬件环境自动设定时默认是 8 个，修改为 4 个 -->
<property>
	<name>yarn.nodemanager.resource.cpu-vcores</name>
	<value>4</value>
</property>
<!-- 容器最小内存，默认 1G -->
<property>
	<name>yarn.scheduler.minimum-allocation-mb</name>
	<value>1024</value>
</property>
<!-- 容器最大内存，默认 8G，修改为 2G -->
<property>
	<name>yarn.scheduler.maximum-allocation-mb</name>
	<value>2048</value>
</property>
<!-- 容器最小 CPU 核数，默认 1 个 -->
<property>
	<name>yarn.scheduler.minimum-allocation-vcores</name>
	<value>1</value>
</property>
<!-- 容器最大 CPU 核数，默认 4 个，修改为 2 个 -->
<property>
	<name>yarn.scheduler.maximum-allocation-vcores</name>
	<value>2</value>
</property>
<!-- 虚拟内存检查，默认打开，修改为关闭 -->
<property>
	<name>yarn.nodemanager.vmem-check-enabled</name>
	<value>false</value>
</property>
<!-- 虚拟内存和物理内存设置比例,默认 2.1 -->
<property>
	<name>yarn.nodemanager.vmem-pmem-ratio</name>
	<value>2.1</value>
</property>

4）分发配置。

xsync yarn-site.xml

注意：如果集群的硬件资源不一致，要每个 NodeManager 单独配置

5）重启集群

6）执行 WordCount 程序

hadoop jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-3.1.3.jar wordcount /qingguo /output

7）观察 Yarn 任务执行页面
在这里插入图片描述

2.2 容量调度器多队列提交案例

1）在生产环境怎么创建队列？

（1）调度器默认就 1 个 default 队列，不能满足生产要求。

（2）按照框架：hive /spark/ flink 每个框架的任务放入指定的队列（企业用的不是特别多）

（3）按照业务模块：登录注册、购物车、下单、业务部门 1、业务部门 2

2）创建多队列的好处？

（1）因为担心员工不小心，写递归死循环代码，把所有资源全部耗尽。

（2）实现任务的降级使用，特殊时期保证重要的任务队列资源充足。11.11 6.18

业务部门 1（重要）=》业务部门 2（比较重要）=》下单（一般）=》购物车（一般）=》登录注册（次要）

2.2.1 需求

需求 1：default 队列占总内存的 40%，最大资源容量占总资源 60%，hive 队列占总内存的 60%，最大资源容量占总资源 80%。

需求 2：配置队列优先级

2.2.2 配置多队列的容量调度器

1）在 capacity-scheduler.xml 中配置如下：

（1）修改如下配置

<!-- 指定多队列，增加 hive 队列 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.queues</name>
 	<value>default,hive</value>
</property>
<!-- 降低 default 队列资源额定容量为 40%，默认 100% -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.default.capacity</name>
 	<value>40</value>
</property>
<!-- 降低 default 队列资源最大容量为 60%，默认 100% -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.default.maximum-capacity</name>
 	<value>60</value>
</property>

（2）为新加队列添加必要属性：

<!-- 指定 hive 队列的资源额定容量 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.capacity</name>
 	<value>60</value>
</property>
<!-- 用户最多可以使用队列多少资源，1 表示全部 取值: 0.0 - 1 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.user-limit-factor</name>
 	<value>1</value>
</property>
<!-- 指定 hive 队列的资源最大容量 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.maximum-capacity</name>
 	<value>80</value>
</property>
<!-- 启动 hive 队列 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.state</name>
 	<value>RUNNING</value>
</property>
<!-- 哪些用户有权向队列提交作业 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.acl_submit_applications</name>
 	<value>*</value>
</property>
<!-- 哪些用户有权操作队列，管理员权限（查看/杀死） -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.acl_administer_queue</name>
 	<value>*</value>
</property>
<!-- 哪些用户有权配置提交任务优先级 -->
<property>
	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.acl_application_max_priority</name>
 	<value>*</value>
</property>
<!-- 任务的超时时间设置：yarn application -appId appId -updateLifetime Timeout参考资料： https://blog.cloudera.com/enforcingapplication-lifetime-slasyarn/ -->
<!-- 如果 application 指定了超时时间，则提交到该队列的 application 能够指定的最大超时时间不能超过该值。-->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.maximum-applicationlifetime</name>
 	<value>-1</value>
</property>
<!-- 如果 application 没指定超时时间，则用 default-application-lifetime 作为默认值 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.capacity.root.hive.default-applicationlifetime</name>
 	<value>-1</value>
</property>

2）分发配置文件

xsync capacity-scheduler.xml

3）重启 Yarn 或者执行 yarn rmadmin -refreshQueues( 刷新队列 )，就可以看到两条队列：
在这里插入图片描述

2.2.3 向 Hive 队列提交任务

1）hadoop jar 的方式

hadoop jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-3.1.3.jar wordcount -Dmapreduce.job.queuename=hive /qingguo /output

注: -D 表示运行时改变参数值 . mapreduce 没有r

2）打 jar 包的方式

默认的任务提交都是提交到 default 队列的。如果希望向其他队列提交任务，需要在 Driver 中声明：

public class WcDrvier {
 	public static void main(String[] args) throws IOException,ClassNotFoundException, InterruptedException {
 	Configuration conf = new Configuration();
 	conf.set("mapreduce.job.queuename","hive");
 	//1. 获取一个 Job 实例
 	Job job = Job.getInstance(conf);
 	。。。 。。。
 	//6. 提交 Job
 	boolean b = job.waitForCompletion(true);
 	System.exit(b ? 0 : 1);
 	}
}

这样，这个任务在集群提交时，就会提交到 hive 队列

2.2.4 任务优先级

容量调度器，支持任务优先级的配置，在资源紧张时，优先级高的任务将优先获取资源。默认情况，Yarn 将所有任务的优先级限制为 0，若想使用任务的优先级功能，须开放该限制。

1）修改 yarn-site.xml 文件，增加以下参数

<property>
 	<name>yarn.cluster.max-application-priority</name>
 	<value>5</value>
</property>

2）分发配置，并重启 Yarn

 xsync yarn-site.xml
 sbin/stop-yarn.sh
 sbin/start-yarn.sh

3）模拟资源紧张环境，可连续提交以下任务，直到新提交的任务申请不到资源为止。

hadoop jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-3.1.3.jar pi 5 2000000

4）再次重新提交优先级高的任务

hadoop jar share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-3.1.3.jar pi  -Dmapreduce.job.priority=5 5 2000000

在这里插入图片描述
5）也可以通过以下命令修改正在执行的任务的优先级。

yarn application -appID < ApplicationID > -updatePriority 优先级

yarn application -appID application_1611133087930_0009 -updatePriority 5

2.3 公平调度器案例

2.3.1 需求

创建两个队列，分别是 zhou 和 chen（以用户所属组命名）。期望实现以下效果：若用户提交任务时指定队列，则任务提交到指定队列运行；若未指定队列，zhou 用户提交的任务到 root.group.zhou 队列运行，chen 提交的任务到 root.group.chen 队列运行（注：group 为用户所属组）。

公平调度器的配置涉及到两个文件，一个是 yarn-site.xml，另一个是公平调度器队列分配文件 fair-scheduler.xml（文件名可自定义）。

（1）配置文件参考资料：

（2）任务队列放置规则参考资料：

2.3.2 配置多队列的公平调度器

1）修改 yarn-site.xml 文件，加入以下参数

<!-- 配置使用公平调度器 -->
<property>
 	<name>yarn.resourcemanager.scheduler.class</name>
	<value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.fair.FairScheduler</value>
</property>
<!-- 指明公平调度器队列分配配置文件 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.fair.allocation.file</name>
 	<value>/opt/hadoop-3.1.3/etc/hadoop/fair-scheduler.xml</value>
</property>
<!-- 禁止队列间资源抢占 -->
<property>
 	<name>yarn.scheduler.fair.preemption</name>
 	<value>false</value>
</property>

2）配置 fair-scheduler.xml

<?xml version="1.0"?>
<allocations>
 	<!-- 单个队列中 Application Master 占用资源的最大比例,取值 0-1 ，企业一般配置 0.1 -->
 	<queueMaxAMShareDefault>0.5</queueMaxAMShareDefault>
 	<!-- 单个队列最大资源的默认值 test atguigu default -->
 	<queueMaxResourcesDefault>4096mb,4vcores</queueMaxResourcesDefault>
 	<!-- 增加一个队列 test -->
 	<queue name="zhou">
 		<!-- 队列最小资源 -->
 		<minResources>2048mb,2vcores</minResources>
 		<!-- 队列最大资源 -->
 		<maxResources>4096mb,4vcores</maxResources>
 		<!-- 队列中最多同时运行的应用数，默认 50，根据线程数配置 -->
 		<maxRunningApps>4</maxRunningApps>
 		<!-- 队列中 Application Master 占用资源的最大比例 -->
 		<maxAMShare>0.5</maxAMShare>
 		<!-- 该队列资源权重,默认值为 1.0 -->
  		<weight>1.0</weight>
 		<!-- 队列内部的资源分配策略 -->
 		<schedulingPolicy>fair</schedulingPolicy>
 	以上是关于Hadoop-Yarn的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 Hadoop-YARN介绍
 17-hadoop-yarn安装
 Hadoop-Yarn常用的调优参数
 Hadoop-Yarn常用的调优参数
 Hadoop-Yarn-框架原理及运作机制
 hadoop-Yarn资源调度器尚硅谷