Yarn源码分析2-ResourceManager剖析1
《Hadoop技术内幕-深入解析YARN架构设计与实现原理》学习笔记。 (Yarn源码基于Hadoop 3.X)
Yarn源码小组讨论班
2018-01-17
ResourceManager(RM)是整个YARN集群的大脑
- 它的设计直接决定了系统的可用性、可扩展性和容错性等特点，下面是分享的主要内容：
- 第一次分享：概览
- 第二次分享：专题分析(AM管理、NM管理、应用管理、状态机管理等)
1. RM概述
ResourceManager(RM)，RM是全局的资源管理器，负责整个系统的资源管理和分配。主要由以下两部分组成：
- 调度器：根据容量、队列限制条件将系统资源分配给各个应用
- 资源分配的单位是container，container是一个动态资源单位，它将内存、CPU、磁盘、网络等资源封装在一起，从而限定了资源使用量。
- 调度器是一个可插拔的组件，用户可以自己定制，也可以选择Fair或Capacity调度器
- 应用程序管理器：负责管理所有应用程序的以下内容：
- 应用提交
- 与调度器协商资源以启动AM
- 监控AM运行状态并在失败时重启它
1.1 RM内部架构
交互模块：RM对普通用户、管理员、Web提供了三种对外服务：
- ClientRMService:为普通用户提供服务，它处理来自客户端的各种RPC，比如
- 应用提交
- 终止应用
- 获取应用状态等
- AdminService:为管理员提供的独立接口，主要目的是为了防止大量普通用户请求阻塞管理员通道，提供如下功能：
- 动态更新节点列表
- 更新ACL列表
- 更新队列信息等
- WebApp:提供一个Web界面来让用户更友好的获知集群和应用的状态
- ClientRMService:为普通用户提供服务，它处理来自客户端的各种RPC，比如
NM管理模块：用来管理NM的模块，主要包含以下三个组件：
- ResourceTrackerService:处理来自NodeManager的请求，主要包括：
- 注册：注册是NM启动时发生的行为，NM提供的信息包括：
- 节点ID、可用资源上限信息等
- 心跳：心跳是周期行为
- NM提供的信息包括：
- 各个Container运行状态、运行的Application列表、节点健康状态等
- RM返回的信息包括：
- 等待释放的Container列表、Application列表等
- NM提供的信息包括：
- 注册：注册是NM启动时发生的行为，NM提供的信息包括：
- NMLivelinessMonitor:监控NM是否活着，如果NM在一定时间(默认10m)内未上报心跳，则认为它死掉，需要移除
- NodesListManager:维护正常节点和异常节点列表，管理exclude(类似黑名单)和include(类似白名单)节点列表，这两个列表均是在配置文件中设置的，可以动态加载。
- ResourceTrackerService:处理来自NodeManager的请求，主要包括：
AM管理模块：主要是用来管理所有AM，主要包括：
- ApplicationMasterService(AMS):处理来自AM的请求，包括：
- 注册：是AM启动时发生的行为，信息包括：
- AM的启动节点、对外RPC端口、tracking URL等
- 心跳：是周期行为
- AM提供的信息包括：所需资源的描述、待释放Container列表、黑名单列表等
- AMS返回的信息包括：新分配的Container、失败的Container、待抢占的Container列表等
- 注册：是AM启动时发生的行为，信息包括：
- AMLivelinessMonitor:监控AM是否活着，如果AM在一定时间(默认10m)内未上报心路，则认为它死掉，它上面正在运行的Container将会被置为失败状态，而AM本身会被分配到另一个节点上(用户可以指定重试次数，默认5)
- ApplicationMasterLauncher：与某个NM通信，要求它为某个应用程序启动AM
- ApplicationMasterService(AMS):处理来自AM的请求，包括：
应用管理模块：主要是各个应用外围的管理，并不涉及到应用内部
- ApplicationACLsManager:管理应用程序访问权限，包含两部分：
- 查看权限：主要用于查看应用程序基本信息
- 修改权限：主要用于修改应用程序优先级、杀死应用程序等
- RMAppManager:管理应用程序的启动和关闭
- ContainerAllocationExpirer:当AM收到RM新分配的Container后，必须在一定时间(默认10m)内在对应的NM上启动该Container，否则RM将强制回收该Container，而一个已经分配的Container是否该被回收则是由ContainerAllocationExpirer决定和执行的
- ApplicationACLsManager:管理应用程序访问权限，包含两部分：
状态机管理模块：RM使用有限状态机维护有状态对象的生命周期，状态机的引入使得Yarn的架构设计清晰，RM内部的状态机有：
- RMApp:维护一个应用程序的整个运行周期，包括从启动到运行结束的整个过程
- 由于一个APP的生命周期可能会启动多个运行实例(Attempt)，RMApp维护的是所有的这些Attempt
- RMAppAttempt:一次应用程序的运行实例的整个生命周期，可以理解为APP的一次尝试运行
- RMContainer:一个Container的运行周期，包括从创建到运行结束的整个过程。
- RM将资源封装成Container发送给应用程序的AM，AM在Container描述的运行环境中启动任务
- Yarn不支持Container重用，一个Container用完后会立刻释放
- RMNode:维护了一个NM的生命周期，包括从启动到运行结束的整个过程
- RMApp:维护一个应用程序的整个运行周期，包括从启动到运行结束的整个过程
安全模块：RM自带了非常全面的权限管理机制，主要包括：
- ClientToAMSecretManager
- ContainerTokenSecretManager
- ApplicationTokenSecretManager
- 等，由于这块非常复杂，可以找个专题讨论，这里先不展开
调度模块：主要包含一个组件ResourceScheduler。
- 是资源调度器，它按照一定的约束条件(比如队列容量限制等)将集群中的资源分配给各个应用程序，目前主要考虑内存和CPU
- ResourceScheduler是一个可插拔式的模块，自带三个调度器，用户可以自己定制。
- FIFO：先进先出，单用户
- Fair Scheduler:公平调度器(FairScheduler基本上具备其它两种的所有功能)
- Capacity Scheduler:容量调度器
1.2 RM事件与事件处理器
Yarn采用了事件驱动机制，而RM是的实现则是最好的例证。所有服务和组件均是通过中央异步调度器组织在一起的，不同组件之间通过事件交互，从而实现了一个异步并行的高效系统。
下面是详细的表格：
| 序号 | 组件名称 | 服务/事件处理器 | 处理的事件类型 | 输出事件类型 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ClientRMService | 服务 | – | RMAppAttemptEvent RMAppEvent RMNodeEvent |
| 2 | NMLivelinessMonitor | 服务 | – | RMNodeEvent |
| 3 | ResourceTrackerService | 服务 | – | RMNodeEvent RMAppAttemptEvent |
| 4 | AMLivelinessMonitor | 服务 | – | RMAppAttemptEvent |
| 5 | ContainerAllocationExpirer | 服务 | – | SchedulerEvent |
| 6 | ApplicationMasterLauncher | 事件处理器 | AMLauncherEvent | – |
| 7 | RMAppManager | 事件处理器 | RMAppManagerEvent | RMAppEvent |
| 8 | NodesListManager | 事件处理器 | NodesListManagerEvent | RMNodeEvent RMAppEvent |
| 9 | RMApp (ApplicationEventDispatcher) (RMAppImpl) |
事件处理器 | RMAppEvent | RMAppAttemptEvent RMNodeEvent SchedulerEvent RMAppManagerEvent |
| 10 | RMAppAttempt (ApplicationAttemptEventDispatcher) (RMAppAttemptImpl) |
事件处理器 | RMAppAttemptEvent | SchedulerEvent RMAppAttemptEvent RMAppEvent AMLauncherEvent RMNodeEvent |
| 11 | RMNode (NodeEventDispatcher) (RMNodeImpl) |
事件处理器 | RMNodeEvent | RMAppEvent SchedulerEvent NodesListManagerEvent RMNodeEvent |
| 12 | ResourceScheduler (EventDispatcher) (FairScheduler) |
事件处理器 | SchedulerEvent | RMAppEvent RMAppAttemptEvent |
| 13 | RMContainer (RMContainerImpl) |
事件处理器(非异步) | RMContainerEvent | RMAppEvent RMAppAttemptEvent RMNodeEvent |