TaskTracker学习笔记

转自：http://blog.csdn.net/androidlushangderen/article/details/41477061

上次分析完JobTracker通过TaskScheduler如何把作业分配给TaskTracker，这次把目光 移动到TaskTracker上面。TaskTracker在这里其实是一个slave的从属关系。我在后面的分析会通过TaskTracker的执行流程，主要讲他的2个过程的分析1.作业启动执行2.与JobTracker的heatbeat的过程。2个过程都是非常的典型。

与JobTracker一样，TaskTracker也是作为一项服务所运行的，他也有自己的main函数入口。下面是一张全局的TaskTracker执行过程流程图：

jvmManager负责为每个Task分配一个java虚拟机环境让其执行，避免任务之间的干扰，TaskMemoryManager负责任务内存的监控，对于某些任务恶意消耗资源内存，会给予杀死此任务的处理。

1.TaskTracker任务启动

下面从main函数的入口开始分析一下TaskTracker的执行流程：

1. /**
2. * Start the TaskTracker, point toward the indicated JobTracker
3. * taskTracker同样也是一个服务程序，main函数开始执行
4. */
5. public static void main(String argv[]) throws Exception {
6. StringUtils.startupShutdownMessage(TaskTracker.class, argv, LOG);
7. if (argv.length != 0) {
8. System.out.println("usage: TaskTracker");
9. System.exit(-1);
10. }
11. try {
12. //初始化作业配置
13. JobConf conf=new JobConf();
14. // enable the server to track time spent waiting on locks
15. ReflectionUtils.setContentionTracing
16. (conf.getBoolean("tasktracker.contention.tracking", false));
17. //初始化度量统计系统
18. DefaultMetricsSystem.initialize("TaskTracker");
19. //根据作业配置初始化TaskTracker
20. TaskTracker tt = new TaskTracker(conf);
21. //注册MBean,方便外界工具检测TaskTracker的状态
22. MBeans.register("TaskTracker", "TaskTrackerInfo", tt);
23. //执行TaskTracker服务主程序
24. tt.run();
25. } catch (Throwable e) {
26. LOG.error("Can not start task tracker because "+
27. StringUtils.stringifyException(e));
28. System.exit(-1);
29. }
30. }

让后我们进入其中的执行主程序tt.run():

1. /**
2. * The server retry loop.
3. * This while-loop attempts to connect to the JobTracker.  It only
4. * loops when the old TaskTracker has gone bad (its state is
5. * stale somehow) and we need to reinitialize everything.
6. */
7. public void run() {
8. try {
9. getUserLogManager().start();
10. //开启CleanUp清理线程
11. startCleanupThreads();
12. boolean denied = false;
13. while (running && !shuttingDown && !denied) {
14. boolean staleState = false;
15. try {
16. // This while-loop attempts reconnects if we get network errors
17. while (running && !staleState && !shuttingDown && !denied) {
18. try {
19. //offerService()执行了核心的启动操作
20. State osState = offerService();
21. if (osState == State.STALE) {
22. staleState = true;
23. } else if (osState == State.DENIED) {
24. denied = true;
25. }
26. ......

我们可以看到，这里通过while操作，循环进行服务操作，如果拒绝服务，则会shutdown中断服务，服务的主要操作又在offerService方法中：

1. /**
2. * Main service loop.  Will stay in this loop forever.
3. * 主要的循环服务操作
4. */
5. State offerService() throws Exception {
6. .....
7. // Send the heartbeat and process the jobtracker's directives
8. //发送给JobTracker心跳包
9. HeartbeatResponse heartbeatResponse = transmitHeartBeat(now);
10. // Note the time when the heartbeat returned, use this to decide when to send the
11. // next heartbeat
12. lastHeartbeat = System.currentTimeMillis();
13. ....
14. //在这里获取了心跳回应中的action命令
15. TaskTrackerAction[] actions = heartbeatResponse.getActions();
16. if(LOG.isDebugEnabled()) {
17. LOG.debug("Got heartbeatResponse from JobTracker with responseId: " +
18. heartbeatResponse.getResponseId() + " and " +
19. ((actions != null) ? actions.length : 0) + " actions");
20. }
21. if (reinitTaskTracker(actions)) {
22. return State.STALE;
23. }
24. // resetting heartbeat interval from the response.
25. heartbeatInterval = heartbeatResponse.getHeartbeatInterval();
26. justStarted = false;
27. justInited = false;
28. if (actions != null){
29. for(TaskTrackerAction action: actions) {
30. if (action instanceof LaunchTaskAction) {
31. //如果是执行Task任务指令，执行添加任务到任务队列中
32. addToTaskQueue((LaunchTaskAction)action);
33. } else if (action instanceof CommitTaskAction) {
34. //如果是提交任务的指令，则执行后面的操作
35. CommitTaskAction commitAction = (CommitTaskAction)action;
36. if (!commitResponses.contains(commitAction.getTaskID())) {
37. LOG.info("Received commit task action for " +
38. commitAction.getTaskID());
39. commitResponses.add(commitAction.getTaskID());
40. }
41. } else {
42. //其他的指令一律添加到tasksToCleanup队列中等待被处理
43. tasksToCleanup.put(action);
44. }
45. }
46. }
47. .....

在这里我省略了比较多的代码，把执行任务相关的核心操作保留了，在这里就开始执行了后面的和Task相关的很多操作了，当然这些任务都是通过收到JobTracker的心跳包Response来获得的，在通过获取里面的TaskTrackerAction命令来判断执行的。TaskTrackerAction里面包含了1枚举类，包括了以下的相关指令:

具体什么意思，看上面的英文解释就能理解了吧，上面代表了6种命令操作，我们侧重看第一个launch_task的命令执行，在上面的判断执行方法是addToTaskQueue();方法:

1. private void addToTaskQueue(LaunchTaskAction action) {
2. //任务类型加入到任务待执行的容器中
3. if (action.getTask().isMapTask()) {
4. mapLauncher.addToTaskQueue(action);
5. } else {
6. reduceLauncher.addToTaskQueue(action);
7. }
8. }

这里的mapLauncher,reduceLauncher的类型是TaskLauncher，他是一个线程类：

1. class TaskLauncher extends Thread {
2. private IntWritable numFreeSlots;
3. private final int maxSlots;
4. private List<TaskInProgress> tasksToLaunch;
5. ....

也就是说，待执行的map，Reduce任务都是添加到taskToLauch中的，

1. public void addToTaskQueue(LaunchTaskAction action) {
2. //新建1个TIP，并加入tasksToLaunch列表
3. synchronized (tasksToLaunch) {
4. TaskInProgress tip = registerTask(action, this);
5. tasksToLaunch.add(tip);
6. //唤醒所有被tasksToLaunch wait的操作，说明此时有新的任务了
7. tasksToLaunch.notifyAll();
8. }
9. }

加入之后唤醒相应的操作，这个就很好理解了，一定是在empty的时候被阻塞住了，

1. public void run() {
2. while (!Thread.interrupted()) {
3. try {
4. TaskInProgress tip;
5. Task task;
6. synchronized (tasksToLaunch) {
7. while (tasksToLaunch.isEmpty()) {
8. tasksToLaunch.wait();
9. }
10. //get the TIP
11. tip = tasksToLaunch.remove(0);
12. task = tip.getTask();
13. LOG.info("Trying to launch : " + tip.getTask().getTaskID() +
14. " which needs " + task.getNumSlotsRequired() + " slots");
15. }
16. //wait for free slots to run
17. .....
18. //got a free slot. launch the task
19. startNewTask(tip);

到了startNewTask就是开始所谓的任务了。到此为止，TaskTracker的任务执行这条路，我们算彻底打通了，相关时序图如下：

2.Heateat过程

下面我们看另外一个流程，心跳机制。此过程的实现同样的主要是在offerService的循环操作中。首先第一步，判断是否到了发送心跳包的时间，因为心跳包是隔周期性的时间发送的，所以这里必须会进行判读：

1. /**
2. * Main service loop.  Will stay in this loop forever.
3. * 主要的循环服务操作
4. */
5. State offerService() throws Exception {
6. long lastHeartbeat = System.currentTimeMillis();
7. while (running && !shuttingDown) {
8. try {
9. long now = System.currentTimeMillis();
10. // accelerate to account for multiple finished tasks up-front
11. //判断上次心跳的时间+心跳等待时间是否已经到了当前时间，如果到了可以发送新的心跳包
12. long remaining =
13. (lastHeartbeat + getHeartbeatInterval(finishedCount.get())) - now;
14. //如果还没到，时间有剩余，则要强行等待剩余的时间
15. while (remaining > 0) {
16. // sleeps for the wait time or
17. // until there are *enough* empty slots to schedule tasks
18. synchronized (finishedCount) {
19. finishedCount.wait(remaining);
20. // Recompute
21. now = System.currentTimeMillis();
22. remaining =
23. (lastHeartbeat + getHeartbeatInterval(finishedCount.get())) - now;
24. if (remaining <= 0) {
25. // Reset count
26. finishedCount.set(0);
27. break;
28. }
29. }
30. }
31. .....

假设已经到达了发送时间了，会执行后面的操作，检测版本号，TaskTracker和JobTracker的版本号必须一致:

1. .....
2. // If the TaskTracker is just starting up:
3. // 1. Verify the buildVersion
4. // 2. Get the system directory & filesystem
5. if(justInited) {
6. //验证版本号，如果版本号不对，则返回拒绝状态
7. String jobTrackerBV = jobClient.getBuildVersion();
8. if(!VersionInfo.getBuildVersion().equals(jobTrackerBV)) {
9. String msg = "Shutting down. Incompatible buildVersion." +
10. "\nJobTracker's: " + jobTrackerBV +
11. "\nTaskTracker's: "+ VersionInfo.getBuildVersion();
12. LOG.error(msg);
13. try {
14. jobClient.reportTaskTrackerError(taskTrackerName, null, msg);
15. } catch(Exception e ) {
16. LOG.info("Problem reporting to jobtracker: " + e);
17. }
18. return State.DENIED;
19. }

如果通过上述2个验证，基本上就达到了发送的条件了，下面就准备发送操作了:

1. // Send the heartbeat and process the jobtracker's directives
2. //发送给JobTracker心跳包
3. HeartbeatResponse heartbeatResponse = transmitHeartBeat(now);

就是在上面这个方法中实现了发送的操作，此方法的返回值是JobTracker的心跳回复包，里面就包含着刚刚的TaskTrackerAction命令信息。我们进入transmitHeartBeat。之前分析过，心跳机制的有1个主要的作用就是汇报TaskTracker的资源使用情况和作业执行情况给JobTracker节点。以此可以让主节点可以进行资源调配。所以在上面的这个方法必不可少的操作是构建TaskTracker的Status状态信息。这个类包含的信息还比较多。下面是主要的此类的关系结构:

里面2大包含类ResourceStatus(TaskTracker资源使用情况)，TaskTrackerHealthStatus(TaskTracker节点健康状况)。首先当然是新建一个Status了:

1. /**
2. * Build and transmit the heart beat to the JobTracker
3. * 将TaskTracker自身的状态信息发送给JobTracker，并获得一个心跳包的回应
4. * @param now current time
5. * @return false if the tracker was unknown
6. * @throws IOException
7. */
8. HeartbeatResponse transmitHeartBeat(long now) throws IOException {
9. ....
10. //
11. // Check if the last heartbeat got through...
12. // if so then build the heartbeat information for the JobTracker;
13. // else resend the previous status information.
14. //
15. if (status == null) {
16. synchronized (this) {
17. status = new TaskTrackerStatus(taskTrackerName, localHostname,
18. httpPort,
19. cloneAndResetRunningTaskStatuses(
20. sendCounters),
21. failures,
22. maxMapSlots,
23. maxReduceSlots);
24. }

后面就是各种获取节点CPU，内存等基本信息，这里就不列举了，不过这里提一点，对于TaskTracker是否还能运行任务，在这里是通过TaskTracker是否达到了它的maxSlot上限作为1个标准。一般1个Reduce Task占据1个slot单元，1个Map Task同样占据1个Slot单元，如果1个TaskTracker结点拥有好多slot单元，那么他就可以运行很多Task。

1. //
2. // Check if we should ask for a new Task
3. // 检测TaskTracker是否需要一个新 Task任务
4. //
5. boolean askForNewTask;
6. long localMinSpaceStart;
7. synchronized (this) {
8. //通过判断当前所占据的slots数量是否已经达到最大slot的数量作为标准
9. askForNewTask =
10. ((status.countOccupiedMapSlots() < maxMapSlots ||
11. status.countOccupiedReduceSlots() < maxReduceSlots) &&
12. acceptNewTasks);
13. localMinSpaceStart = minSpaceStart;
14. }

askForNewTask布尔类型就代表TaskTracker是否还能运行新的任务，封装好了这些Status信息之后，就要执行关键的发送步骤了:

1. //
2. // Xmit the heartbeat
3. // 通过JobClient发送给JobTracker,并获得1个回复
4. //
5. HeartbeatResponse heartbeatResponse = jobClient.heartbeat(status,
6. justStarted,
7. justInited,
8. askForNewTask,
9. heartbeatResponseId);

是通过JobClient的方法发送的。得到的heartbeatResponse返回结果就是JobTracker结果了。至于里面JobClient具体怎么发送就不是本次分析的重点了，HeartBeat也分析完毕。同样看一下流程图:

总结

2个过程都是在offerService核心服务程序中执行的。了解完JobTracker和TaskTracker的工作原理，在聊了具体Task任务的执行的5个阶段，从微观Task细节的执行到宏观上作业调度的原理分析理解，的确对MapReduce计算模型的理解上升了许多的层次。