分布式资源调度--YARN框架

YARN产生背景

        YARN是Hadoop2.x才有的，所以在介绍YARN之前，我们先看一下MapReduce1.x时所存在的问题：

• 单点故障

• 节点压力大

• 不易扩展

MapReduce1.x时的架构如下：

可以看到，1.x时也是Master/Slave这种主从结构，在集群上的表现就是一个JobTracker带多个TaskTracker。

JobTracker：负责资源管理和作业调度
TaskTracker：定期向JobTracker汇报本节点的健康状况、资源使用情况以及作业执行情况。还可以接收来自JobTracker的命令，例如启动任务或结束任务等。

那么这种架构存在哪些问题呢：

整个集群中只有一个JobTracker，就代表着会存在单点故障的情况
JobTracker节点的压力很大，不仅要接收来自客户端的请求，还要接收大量TaskTracker节点的请求
由于JobTracker是单节点，所以容易成为集群中的瓶颈，而且也不易域扩展
JobTracker承载的职责过多，基本整个集群中的事情都是JobTracker来管理
1.x版本的整个集群只支持MapReduce作业，其他例如Spark的作业就不支持了
由于1.x版本不支持其他框架的作业，所以导致我们需要根据不同的框架去搭建多个集群。这样就会导致资源利用率比较低以及运维成本过高，因为多个集群会导致服务环境比较复杂。如下图：

在上图中我们可以看到，不同的框架我不仅需要搭建不同的集群。而且这些集群很多时候并不是总是在工作，如上图可以看到，Hadoop集群在忙的时候Spark就比较闲，Spark集群比较忙的时候Hadoop集群就比较闲，而MPI集群则是整体并不是很忙。这样就无法高效的利用资源，因为这些不同的集群无法互相使用资源。除此之外，我们还得运维这些个不同的集群，而且文件系统是无法共享的。如果当需要将Hadoop集群上的HDFS里存储的数据传输到Spark集群上进行计算时，还会耗费相当大的网络IO流量。

所以我们就想着要把这些集群都合并在一起，让这些不同的框架能够运行在同一个集群上，这样就能解决这各种各样的问题了。如下图：
分布式资源调度——YARN框架

正是因为在1.x中，有各种各样的问题，才使得YARN得以诞生，而YARN就可以令这些不同的框架运行在同一个集群上，并为它们调度资源。我们来看看Hadoop2.x的架构图：
分布式资源调度——YARN框架

在上图中，我们可以看到，集群最底层的是HDFS，在其之上的就是YARN层，而在YARN层上则是各种不同的计算框架。所以不同计算框架可以共享同一个HDFS集群上的数据，享受整体的资源调度，进而提高集群资源的利用率，这也就是所谓的 xxx on YARN。

YARN架构
YARN概述：

YARN是资源调度框架
通用的资源管理系统
为上层应用提供统一的资源管理和调度
YARN架构图，也是Master/Slave结构的：
分布式资源调度——YARN框架

从上图中，我们可以看到YARN主要由以下几个核心组件构成：

1. ResourceManager， 简称RM，整个集群同一时间提供服务的RM只有一个，它负责集群资源的统一管理和调度。以及还需要处理客户端的请求，例如：提交作业或结束作业等。并且监控集群中的NM，一旦某个NM挂了，那么就需要将该NM上运行的任务告诉AM来如何进行处理。

2. NodeManager， 简称NM，整个集群中会有多个NM，它主要负责自己本身节点的资源管理和使用，以及定时向RM汇报本节点的资源使用情况。接收并处理来自RM的各种命令，例如：启动Container。NM还需要处理来自AM的命令，例如：AM会告诉NM需要启动多少个Container来跑task。

3. ApplicationMaster， 简称AM，每个应用程序都对应着一个AM。例如：MapReduce会对应一个、Spark会对应一个。它主要负责应用程序的管理，为应用程序向RM申请资源（Core、Memory），将资源分配给内部的task。AM需要与NM通信，以此来启动或停止task。task是运行在Container里面的，所以AM也是运行在Container里面。

4. Container， 封装了CPU、Memory等资源的一个容器，相当于是一个任务运行环境的抽象。

5. Client， 客户端，它可以提交作业、查询作业的运行进度以及结束作业。

YARN官方文档地址如下：

https://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-yarn/hadoop-yarn-site/YARN.html

YARN执行流程
假设客户端向ResourceManager提交一个作业，ResourceManager则会为这个作业分配一个Container。所以ResourceManager会与NodeManager进行通信，要求这个NodeManager启动一个Container。而这个Container是用来启动ApplicationMaster的，ApplicationMaster启动完之后会与ResourceManager进行一个注册。这时候客户端就可以通过ResourceManager查询作业的运行情况了。然后ApplicationMaster还会到ResourceManager上申请作业所需要的资源，申请到以后就会到对应的NodeManager之上运行客户端所提交的作业，然后NodeManager就会把task运行在启动的Container里。

如下图：
分布式资源调度——YARN框架

另外找到两篇关于YARN执行流程不错的文章：

【图文】YARN 工作流程
Yarn应用程序运行流程剖析
YARN环境搭建
介绍完基本的理论部分之后，我们来搭建一个伪分布式的单节点YARN环境，使用的hadoop版本如下：

hadoop-2.6.0-cdh5.7.0
官方的安装文档地址如下：

       https://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-project-dist/hadoop-common/SingleCluster.html

1.下载并解压好hadoop-2.6.0-cdh5.7.0，这一步可以参考我之前写的一篇关于http://blog.51cto.com/13132636/2095339的文章，我这里就不再赘述了。

确保HDFS是否为正常启动状态

        [root@web1 ~]# jps
        3383 NameNode
        3500 DataNode
        3709 SecondaryNameNode
       [root@web01~]# 

2.编辑mapred-site.xml配置文件，在文件中增加如下内容：

         [root@web01 sbin]# cd /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/e
         [root@web01 hadoop]#
         [root@web01 /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/etc/hadoop]# cp mapred-site.xml.template mapred-site.xml  # 拷贝模板文件
         [root@web01] /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/etc/hadoop]# vim mapred-site.xml  

<configuration>
<property>
<name>mapreduce.framework.name</name>
<value>yarn</value>
</property>
</configuration>

3.编辑yarn-site.xml配置文件，在文件中增加如下内容：

          [root@web01 /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/etc/hadoop]# vim yarn-site.xml  # 增加如下内容

<configuration>
 <!-- Site specific YARN configuration properties -->
 <property>
<name>yarn.nodemanager.aux-services</name>
<value>mapreduce_shuffle</value>
</property>
</configuration>

4.启动ResourceManager进程以及NodeManager进程：

   [root@web01 /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/etc/hadoop]# cd ../../sbin/
   [root@web01 /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/sbin]# ./start-yarn.sh

starting yarn daemons
starting resourcemanager, logging to /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/logs/yarn-root-resourcemanager-localhost.out
localhost: starting nodemanager, logging to /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/logs/yarn-root-nodemanager-localhost.out

  [root@web01 /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/sbin]# jps
 3984 NodeManager  # 启动成功后可以看到多出了NodeManager
 4947 DataNode
5252 Jps
5126 SecondaryNameNode
3884 ResourceManager  # 和ResourceManager进程，这样才是正常的。
4813 NameNode

 [root@web01 /usr/local/hadoop-2.6.0-cdh5.7.0/sbin]# netstat -lntp |grep java

tcp 0 0 0.0.0.0:50090 0.0.0.0: LISTEN 5126/java
tcp 0 0 127.0.0.1:42602 0.0.0.0: LISTEN 4947/java
tcp 0 0 192.168.77.130:8020 0.0.0.0: LISTEN 4813/java
tcp 0 0 0.0.0.0:50070 0.0.0.0: LISTEN 4813/java
tcp 0 0 0.0.0.0:50010 0.0.0.0: LISTEN 4947/java 
tcp 0 0 0.0.0.0:50075 0.0.0.0: LISTEN 4947/java
tcp 0 0 0.0.0.0:50020 0.0.0.0: LISTEN 4947/java 
tcp6 0 0 :::8040 ::: LISTEN 5566/java 
tcp6 0 0 :::8042 ::: LISTEN 5566/java
tcp6 0 0 :::8088 ::: LISTEN 5457/java 
tcp6 0 0 :::13562 ::: LISTEN 5566/java
tcp6 0 0 :::8030 ::: LISTEN 5457/java 
tcp6 0 0 :::8031 ::: LISTEN 5457/java
tcp6 0 0 :::8032 ::: LISTEN 5457/java 
tcp6 0 0 :::48929 ::: LISTEN 5566/java
tcp6 0 0 :::8033 ::: LISTEN 5457/java

5..通过浏览器来访问ResourceManager，默认端口是8088，例如10.0.0.7:8088，就会访问到这样的一个页面上：

6.到此为止，我们的yarn环境就搭建完成了。