Hadoop--Yarn概述/基础架构/工作机制

Yarn概述

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。
重要概念
1)Yarn并不清楚用户提交的程序的运行机制;
2)Yarn只提供运算资源的调度(用户程序向Yarn申请资源,Yarn就负责分配资源);
3)Yarn中的主管角色叫ResourceManager;
4)Yarn中具体提供运算资源的角色叫NodeManager;
5)这样一来,Yarn其实就与运行的用户程序完全解耦,就意味着Yarn上可以运行各种类型的分布式运算程序(mapreduce只是其中的一种),比如mapreduce、storm程序,spark程序……;
6)所以,spark、storm等运算框架都可以整合在Yarn上运行,只要他们各自的框架中有符合Yarn规范的资源请求机制即可;
7)Yarn就成为一个通用的资源调度平台,从此,企业中以前存在的各种运算集群都可以整合在一个物理集群上,提高资源利用率,方便数据共享。

Yarn基础架构

Hadoop--Yarn基础架构.png

从YARN的架构图来看,它主要由ResourceManager、NodeManager、ApplicationMaster和Container等以下几个组件构成。
1)ResourceManager(RM)
YARN分层结构的本质是ResourceManager。这个实体控制整个集群并管理应用程序向基础计算资源的分配。ResourceManager将各个资源部分(计算、内存、带宽等)精心安排给基础NodeManager(YARN的每节点代理)。ResourceManager还与ApplicationMaster一起分配资源,与NodeManager一起启动和监视它们的基础应用程序。在此上下文中,ApplicationMaster承担了以前的TaskTracker的一些角色,ResourceManager承担了JobTracker 的角色。
总的来说,RM有以下作用
(1)处理客户端请求
(2)启动或监控ApplicationMaster
(3)监控NodeManager
(4)资源的分配与调度
2)ApplicationMaster(AM)
ApplicationMaster管理在YARN内运行的每个应用程序实例。ApplicationMaster负责协调来自ResourceManager的资源,并通过NodeManager监视容器的执行和资源使用(CPU、内存等的资源分配)。请注意,尽管目前的资源更加传统(CPU 核心、内存),但未来会带来基于手头任务的新资源类型(比如图形处理单元或专用处理设备)。从YARN角度讲,ApplicationMaster是用户代码,因此存在潜在的安全问题。YARN假设ApplicationMaster存在错误或者甚至是恶意的,因此将它们当作无特权的代码对待。
总的来说,AM有以下作用
(1)负责数据的切分
(2)为应用程序申请资源并分配给内部的任务
(3)任务的监控与容错
3)NodeManager(NM)
NodeManager管理YARN集群中的每个节点。NodeManager提供针对集群中每个节点的服务,从监督对一个容器的终生管理到监视资源和跟踪节点健康。MRv1通过插槽管理Map 和Reduce任务的执行,而NodeManager管理抽象容器,这些容器代表着可供一个特定应用程序使用的针对每个节点的资源。
总的来说,NM有以下作用
(1)管理单个节点上的资源
(2)处理来自ResourceManager的命令
(3)处理来自ApplicationMaster的命令
4)Container
Container是YARN中的资源抽象,它封装了某个节点上的多维度资源,如内存、CPU、磁盘、网络等,当AM向RM申请资源时,RM为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。
总的来说,Container有以下作用
对任务运行环境进行抽象,封装CPU、内存等多维度的资源以及环境变量、启动命令等任务运行相关的信息。
要使用一个YARN集群,首先需要一个包含应用程序的客户的请求。ResourceManager协商一个容器的必要资源,启动一个ApplicationMaster来表示已提交的应用程序。通过使用一个资源请求协议,ApplicationMaster协商每个节点上供应用程序使用的资源容器。执行应用程序时,ApplicationMaster监视容器直到完成。当应用程序完成时,ApplicationMaster从 ResourceManager注销其容器,执行周期就完成了。
通过上面的讲解,应该明确的一点是,旧的Hadoop架构受到了JobTracker的高度约束,JobTracker负责整个集群的资源管理和作业调度。新的YARN架构打破了这种模型,允许一个新ResourceManager管理跨应用程序的资源使用,ApplicationMaster负责管理作业的执行。这一更改消除了一处瓶颈,还改善了将Hadoop集群扩展到比以前大得多的配置的能力。此外,不同于传统的MapReduce,YARN允许使用MPI( Message Passing Interface) 等标准通信模式,同时执行各种不同的编程模型,包括图形处理、迭代式处理、机器学习和一般集群计算。

Yarn工作机制

Hadoop--Yarn工作机制.png

yarn工作机制详解
(0)Mr程序提交到客户端所在的节点
(1)Yarnrunner向Resourcemanager申请一个Application。
(2)rm将该应用程序的资源路径返回给yarnrunner
(3)该程序将运行所需资源提交到HDFS上
(4)程序资源提交完毕后,申请运行mrAppMaster
(5)RM将用户的请求初始化成一个task
(6)其中一个NodeManager领取到task任务。
(7)该NodeManager创建容器Container,并产生MRAppmaster
(8)Container从HDFS上拷贝资源到本地
(9)MRAppmaster向RM 申请运行maptask容器
(10)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。
(11)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。
(12)MRAppmaster向RM申请2个容器,运行reduce task。
(13)reduce task向maptask获取相应分区的数据。
(14)程序运行完毕后,MR会向RM注销自己。

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