结合Spark讲一下Flink的runtime

Posted 2021-04-13 浪尖聊大数据

Flink运行时主要角色有两个：JobManager和TaskManager，无论是standalone集群，on yarn都是要启动这两个角色。有点类似于MRv1的架构了，JobManager主要是负责接受客户端的job，调度job，协调checkpoint等。TaskManager执行具体的Task。TaskManager为了对资源进行隔离和增加允许的task数，引入了slot的概念，这个slot对资源的隔离仅仅是对内存进行隔离，策略是均分，比如taskmanager的管理内存是3GB，假如有三个slot，那么每个slot就仅仅有1GB内存可用。

根据经验，taskslot数最佳默认值就是CPU核心数。使用超线程，每个task slot需要2个或更多硬件线程上下文。

Client这个角色主要是为job提交做些准备工作，比如构建jobgraph提交到jobmanager，提交完了可以立即退出，当然也可以用client来监控进度。 

Jobmanager和TaskManager之间通信类似于Spark 的早期版本，采用的是actor系统。

根据以上描述，绘制出运行架构图就是下图：

Task到底是什么玩意？

讲到这可以先回顾一下Spark了，主要三个概念：

1. Shuffle

Spark 任务job中shuffle个数决定着stage个数。

2. 分区

Spark 算子中RDD的分区数决定者stage任务的并行度。

3. 分区传递

复杂的入union，join等暂不提。简单的调用链如下：

rdd.map-->filter-->reducebykey-->map。

例子中假设rdd有6个分区，map到fliter的分区数传递是不变，filter到redcuebykey分区就变了，reducebykey的分区有个默认计算公式，星球里讲过了，假设我们在使用reducebykey的时候传入了一个分区数12。

分区数，map是6，filter也是6，reducebykey后面的map就是12。

override def getPartitions: Array[Partition] =firstParent[T].partitions

map这类转换完全继承了父RDD的分区器和分区数，默认无法人为设置并行度，只有在shuffle的时候，我们才可以传入并行度。

上述讲解主要是想带着大家搞明白，以下几个概念：

• Flink的并行度由什么决定的？

• Flink的task是什么？

1.        Flink的并行度由什么决定的？

这个很简单，Flink每个算子都可以设置并行度，然后就是也可以设置全局并行度。

Api的设置

.map(new RollingAdditionMapper()).setParallelism(10)

全局配置在flink-conf.yaml文件中，parallelism.default，默认是1：

2.        Flink的task是什么？

按理说应该是每个算子的一个并行度实例就是一个subtask-在这里为了区分暂时叫做substask。那么，带来很多问题，由于flink的taskmanager运行task的时候是每个task采用一个单独的线程，这就会带来很多线程切换开销，进而影响吞吐量。

为了减轻这种情况，flink进行了优化，也即对subtask进行链式操作，链式操作结束之后得到的task，再作为一个调度执行单元，放到一个线程里执行。

如下图的，source/map 两个算子进行了链式；keyby/window/apply有进行了链式，sink单独的一个。

 注释：图中假设是source/map的并行度都是2，keyby/window/apply的并行度也都是2，sink的是1，总共task有五个，最终需要五个线程。

按照到这一步的理解，画的执行图应该是这样的：

有些朋友该说了，据我观察实际上并不是这样的呀。。。

这个是实际上是flink又一次优化。

默认情况下，flink允许如果任务是不同的task的时候，允许任务共享slot，当然，前提是必须在同一个job内部。

结果就是，每个slot可以执行job的一整个pipeline，如上图。这样做的好处主要有以下几点：

1.Flink 集群所需的taskslots数与job中最高的并行度一致。也就是说我们不需要再去计算一个程序总共会起多少个task了。

2.更容易获得更充分的资源利用。如果没有slot共享，那么非密集型操作source/flatmap就会占用同密集型操作 keyAggregation/sink 一样多的资源。如果有slot共享，将基线的2个并行度增加到6个，能充分利用slot资源，同时保证每个TaskManager能平均分配到重的subtasks，比如keyby/window/apply操作就会均分到申请的所有slot里，这样slot的负载就均衡了。

链式的原则，也即是什么情况下才会对task进行链式操作呢？简单梗概一下：

1. 上下游的并行度一致

2. 下游节点的入度为1 （也就是说下游节点没有来自其他节点的输入）

3. 上下游节点都在同一个 slot group 中（下面会解释 slot group）

4. 下游节点的 chain 策略为 ALWAYS（可以与上下游链接，map、flatmap、filter等默认是ALWAYS）

5. 上游节点的 chain 策略为 ALWAYS 或 HEAD（只能与下游链接，不能与上游链接，Source默认是HEAD）

6. 两个节点间数据分区方式是 forward（参考理解数据流的分区）

7. 用户没有禁用 chain

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