• Hadoop YARN 调度器(scheduler) —— 资源调度策略


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    搜了一些博客,发现写得最清楚的还是《Hadoop权威指南》,以下内容主要来自《Hadoop The Definitive Guide》 4th Edition 2015.3。

    Hadoop YARN Scheduler

    三个调度器

    YARN提供了CapacityScheduler, FairScheduler, FifoScheduler三个调度器,继承于AbstractYarnScheduler,Resource Manager通过调度器决定对提交application分配的资源大小。

    CapacityScheduler首先将所有资源分配到hierarchical queue中,每个任务执行时指定对应的queue,使大任务不会占用整个集群的资源,通过对queue的资源管理提高整个集群的资源共享能力。通常会使小任务执行更快,大任务更慢。

    Fair Scheduler 会在第一个任务运行时分配当前同级队列的所有资源,当有其它任务运行时,回收前面任务运行时的部分资源(一般为运行完成的Container)用于其它任务。

    至于FIFO,源码里都没有描述,可能就是一般的先进先出了。

    YARN默认使用CapacityScheduler,通过下面的属性配置:

    <property>
      <name>yarn.resourcemanager.scheduler.class</name>
      <value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.fair.FairScheduler</value>
    </property>

    YARN 动态资源分配

    YARN 能够动态申请资源,如MapReduce中reduce的container会在map过程结束后申请。但Spark On YARN的机制为申请固定的executor,而不动态改变已申请的资源。

    YARN上新运行的任务能够使用已运行任务回收的资源(如运行完Map task的container),甚至还能够通过强行结束先前任务的container抢占资源。

    Capacity Scheduler

    CapacityScheduler重点解决多个组织共享集群资源,并保证每个组织自己的资源使用量。当自己的资源不足时能够使用其它组织的空闲资源。

    资源通过层级队列(hierarchical queues)的形式进行组织,配置在etc/hadoop/capacity-scheduler.xml.

    <!-- 队列结构设置 -->
    <property>
      <name>yarn.scheduler.capacity.root.queues</name>
      <value>a,b</value>
      <description>The queues at the this level (root is the root queue).
      </description>
    </property>
    
    <property>
      <name>yarn.scheduler.capacity.root.a.queues</name>
      <value>a1,a2</value>
      <description>The queues at the this level (root is the root queue).
      </description>
    </property>
    
    <!-- 队列能力设置 -->
    <property>
      <name>yarn.scheduler.capacity.root.a.capacity</name>
      <value>40</value>
    </property>
    
    <property>
      <name>yarn.scheduler.capacity.root.b.capacity</name>
      <value>60</value>
    </property>
    
    <property>
      <name>yarn.scheduler.capacity.root.a.a1.capacity</name>
      <value>50</value>
    </property>
    
    <property>
      <name>yarn.scheduler.capacity.root.a.a2.capacity</name>
      <value>50</value>
    </property>
    
    <!-- 最大能力占用 -->
    <property>
      <name>yarn.scheduler.capacity.root.a.maximum-capacity</name>
      <value>75</value>
    </property>
    root  
    ├── a 40%  
    |   ├── a1 50%  
    |   └── a2 50%  
    └── b 60%  
    

    上面的设置形成了如图的hierarchical queues,并指定a队列使用40%的资源,b队列60%,a1 a2各占a队列的50%,a队列在b队列资源空闲时,最高可占用集群75%的资源。

    一些设置和特点

    • 通过设置queue的maximum capacity能够避免使用相邻子队列的所有资源。
    • 改变文件后需要运行 $HADOOP_YARN_HOME/bin/yarn rmadmin -refreshQueues
    • 子队列能使用的最大资源为父队列的资源
    • 队列上除了对资源的管理,还提供了运行的用户、应用数量等的限制功能。
    • 默认只支持内存,通过配置可以支持CPU

    Fair Scheduler (公平调度器)

    对比CapacityScheduler的主要区别: 任务提交时占用同一层队列所有的资源 (Capacity Scheduler中只使用maximum-capacity限制下的其它队列闲置的资源),另一个任务提交时,会回收先前任务的部分资源。

    <allocations>
      <defaultQueueSchedulingPolicy>fair</defaultQueueSchedulingPolicy>
      <queue name="a">
        <weight>4</weight>
        <schedulingPolicy>fifo</schedulingPolicy>
        <queue name="a1" />
        <queue name="a2" />
      </queue>
      <queue name="b">
        <weight>6</weight>
      </queue>
      <queuePlacementPolicy>
        <rule name="specified" create="false" />
        <rule name="primaryGroup" create="false" />
        <rule name="default" queue="a.a1" />
      </queuePlacementPolicy>
    </allocations>

    上面的配置文件给出了一个如下图的层级队列。

    root 
    ├── a (权重4 因此占用总体40%的资源)
    |   ├── a1  没有指定权重,因此与a2队列平分a队列40%的资源;队列内部的多个应用使用fifo策略。 
    |   └── a2 
    └── b (权重6 因此占用总体60%的资源)
    

    向a1队列中提交任务1时,首先会占用整个集群;向b队列提交任务2时,会从任务1中回收60%的资源用于任务2;向a1队列中继续提交任务3时,会按fifo的策略使用a队列的40%资源;向a2队列提交任务4时,会从a1队列的任务1、任务3中回收资源,使a1队列资源和a2队列相同。

    在Hadoop Fair Scheduler的具体实现中,并没有对每个application实现绝对公平的资源分配,而是针对同一级队列内部的资源,队列内部可以选择其它的调度策略。并且使用weight参数,使相同层级的队列资源根据weight分配而非直接平均,设置不同weight后并不“fair”。(实质上和CapacityScheduler类似,都是对层级队列的管理,每一层的队列之间资源存在共享,有博客提到FairScheduler在不断的发展中已经能够实现大部分CapacityScheduler的功能,两者的功能越来越接近)

    注意,Fair Scheduler会默认对每个用户创建一个queue用于没指定queue的任务,weight为1,因此要想忽略默认创建的用户queue,需要将权重设置偏大。

    队列内部调度策略

    每个队列内使用一定的调度策略,常见的FIFO、FAIR和DRF。

    FIFO(first in first out), 先提交的任务先分配资源。

    FAIR (max-min fairness), 先把资源平均分配,某些任务如果有多出资源则将多出的资源分配给其它任务,对资源要求低的任务优先。

    DRF(dominant resource fairness),解决有多种资源(CPU、内存等)同时考虑的分配问题,如一个CPU要求高内存要求低与一个CPU要求低内存要求高的应用。

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