hadoop之MapReduce---Yarn资源调度器

Posted 2021-04-13 大数据小同学

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

Yarn基本架构

YARN主要由ResourceManager、NodeManager、ApplicationMaster和Container等组件构成

Yarn工作机制

工作机制详解
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

作业提交全过程

作业提交全过程详解
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。

作业提交过程之MapReduce

资源调度器

目前，Hadoop作业调度器主要有三种：FIFO、Capacity Scheduler和Fair Scheduler。Hadoop2.7.2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. 先进先出调度器（FIFO）

   
   

   

   
   

2. 容量调度器（Capacity Scheduler）

   
   

   

   
   

3. 公平调度器（Fair Scheduler）

   
   

   
   

任务的推测执行

1. 作业完成时间取决于最慢的任务完成时间
   一个作业由若干个Map任务和Reduce任务构成。因硬件老化、软件Bug等，某些任务可能运行非常慢。
   思考：系统中有99%的Map任务都完成了，只有少数几个Map老是进度很慢，完不成，怎么办？

2. 推测执行机制
   发现拖后腿的任务，比如某个任务运行速度远慢于任务平均速度。为拖后腿任务启动一个备份任务，同时运行。谁先运行完，则采用谁的结果。

3. 执行推测任务的前提条件
   1）每个Task只能有一个备份任务
   2）当前Job已完成的Task必须不小于0.05（5%）
   3）开启推测执行参数设置。mapred-site.xml文件中默认是打开的。

<property>
    <name>mapreduce.map.speculative</name>
    <value>true</value>
    <description>If true, then multiple instances of some map tasks may be executed in parallel.</description>
</property>
<property>
    <name>mapreduce.reduce.speculative</name>
    <value>true</value>
    <description>If true, then multiple instances of some reduce tasks may be executed in parallel.</description>
</property>

4. 不能启用推测执行机制情况
   1）任务间存在严重的负载倾斜；
   2）特殊任务，比如任务向数据库中写数据

5. 算法原理
   假设某一时刻，任务T的执行进度为progress，则可通过一定的算法推测出该任务的最终完成时刻estimateEndTime。另一方面，如果此刻为该任务启动一个备份任务，则可推断出它可能的完成时刻estimateEndTime`,于是可得出以下几个公式：

estimatedRunTime = (currentTimestamp  -  taskStartTime)        / progress
推测运行时间（60s）=（当前时刻（6） - 任务启动时刻（0））      / 任务运行比例（10%）
estimateEndTime   =   estimatedRunTime   +  taskStartTime
推测执行完时刻 60  =   推测运行时间（60s） +  任务启动时刻（0）
estimateEndTime  = currentTimestamp  + averageRunTime
备份任务推测完成时刻（16） = 当前时刻（6）  + 运行完成任务的平均时间（10s）

1）MR总是选择（estimateEndTime- estimateEndTime ` ）差值最大的任务，并为之启动备份任务。
2）为了防止大量任务同时启动备份任务造成的资源浪费，MR为每个作业设置了同时启动的备份任务数目上限。
3 ）推测执行机制实际上采用了经典的优化算法：以空间换时间，它同时启动多个相同任务处理相同的数据，并让这些任务竞争以缩短数据处理时间。显然，这种方法需要占用更多的计算资源。在集群资源紧缺的情况下，应合理使用该机制，争取在多用少量资源的情况下，减少作业的计算时间。

简书：https://www.jianshu.com/u/0278602aea1d
CSDN：https://blog.csdn.net/u012387141
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