【自记】hadoop资源管理分配与队列的作用

在 Hadoop YARN（Yet Another Resource Negotiator）中，“管理和分配资源”是一个核心概念，它涉及到如何高效地利用集群中的计算资源（如 CPU、内存、磁盘等），以支持多个应用程序的运行。以下是“管理和分配资源”在 YARN 中的具体含义和实现方式：

1. 管理资源

“管理资源”指的是对集群中所有节点的资源进行监控、跟踪和维护，确保资源的合理使用和高效分配。YARN 的 ResourceManager 负责这一部分的工作，具体包括：

• 资源监控：

  • ResourceManager 通过与各个节点上的 NodeManager 通信，实时监控每个节点的资源使用情况（如 CPU 使用率、内存使用量等）。

  • NodeManager 会定期向 ResourceManager 汇报其节点的资源状态。

• 资源维护：

  • ResourceManager 维护一个全局的资源视图，记录集群中可用的总资源以及已分配的资源。

  • 它会根据节点的资源状态动态调整资源分配策略，确保资源的高效利用。

2. 分配资源

“分配资源”指的是根据预定义的策略和队列配置，将集群中的资源分配给提交到 YARN 的应用程序。具体步骤如下：

• 资源请求：

  • 应用程序（如 MapReduce 作业或 Spark 应用程序）通过 ApplicationMaster 向 ResourceManager 提交资源请求。这些请求指定了需要的资源类型和数量（如 CPU 核心数、内存大小等）。

• 调度策略：

  • ResourceManager 根据配置的调度策略（如容量调度器或公平调度器）来决定如何分配资源。

  • 容量调度器：根据队列的容量（Capacity）和最大容量（Maximum Capacity）分配资源。

  • 公平调度器：根据队列的公平性策略，确保每个队列都能获得合理的资源份额。

• 资源分配：

  • ResourceManager 根据调度策略和资源请求，将资源分配给应用程序。分配的资源以容器（Container）的形式存在。

  • 每个容器包含一定量的 CPU 和内存资源，应用程序的任务（如 MapReduce 的 Map 和 Reduce 任务）在这些容器中运行。

3. 队列的作用

队列在资源管理和分配中起着关键作用：

• 资源隔离：

  • 队列将集群资源划分为多个逻辑单元，每个队列可以独立管理其资源。这有助于防止某个应用程序或用户占用过多资源，影响其他应用程序的运行。

• 资源分配：

  • 队列的配置（如 Capacity 和 Maximum Capacity）定义了队列可以使用的资源比例。ResourceManager 根据这些配置将资源分配给不同的队列。

• 多租户支持：

  • 队列支持多租户环境，允许不同的用户或团队共享集群资源。通过队列的配置，可以为不同的用户或团队分配不同的资源份额。

4. 资源分配的动态性

YARN 的资源分配是动态的，可以根据集群的负载和资源使用情况进行调整：

• 弹性伸缩：

  • 如果某个队列的资源使用率较低，而其他队列需要更多资源，ResourceManager 可以动态调整资源分配，将空闲资源分配给需要的队列。

  • 这种弹性伸缩机制确保了资源的高效利用，特别是在多租户环境中。

• 抢占机制：

  • 在某些情况下，ResourceManager 可以启用抢占机制（Preemption），强制终止某些低优先级任务的容器，以释放资源给高优先级任务。

5.容量

Capacity（容量）

• 定义：

  • Capacity 是队列在正常情况下可以使用的资源比例。它定义了队列在集群总资源中所占的固定份额。

  • 这是一个静态配置，通常在 capacity-scheduler.xml 文件中设置。

• 作用：

  • 保证资源：确保队列在正常情况下能够获得一定比例的资源。

  • 资源分配：ResourceManager 根据队列的 Capacity 分配资源，确保每个队列都能获得其配置的资源份额。

• 示例：

  xml复制

  <queue name="default">
      <capacity>50</capacity>
  </queue>

  • 在这个配置中，default 队列可以使用集群总资源的 50%。

Maximum Capacity（最大容量）

• 定义：

  • Maximum Capacity 是队列在资源紧张时可以使用的最大资源比例。它定义了队列在资源竞争时可以占用的最大资源份额。

  • 这是一个动态限制，通常在 capacity-scheduler.xml 文件中设置。

• 作用：

  • 防止资源滥用：防止某个队列占用过多资源，从而影响其他队列的运行。

  • 弹性伸缩：在资源紧张时，队列可以使用超出其 Capacity 的资源，但不会超过 Maximum Capacity。

• 示例：

  xml复制

  <queue name="default">
      <capacity>50</capacity>
      <maximum-capacity>70</maximum-capacity>
  </queue>

  • 在这个配置中，default 队列的 Capacity 是 50%，但 Maximum Capacity 是 70%。这意味着在资源紧张时，该队列最多可以使用集群总资源的 70%。

资源抢占（Preemption）

• 定义：

  • 资源抢占是指在资源紧张时，ResourceManager 可以强制终止某些低优先级任务的容器，以释放资源给高优先级任务。

  • 这是一个可选功能，需要在 capacity-scheduler.xml 文件中启用。

• 作用：

  • 资源公平性：确保资源在不同队列之间公平分配，防止某个队列长时间占用过多资源。

  • 动态调整：在资源紧张时，ResourceManager 可以根据队列的 Maximum Capacity 和资源使用情况，动态调整资源分配。

• 示例：

  xml复制

  <queue name="default">
      <capacity>50</capacity>
      <maximum-capacity>70</maximum-capacity>
      <preemption>true</preemption>
  </queue>

  • 在这个配置中，default 队列启用了资源抢占功能。

• 管理和分配资源：

  • 管理资源：ResourceManager 监控和维护集群中的资源状态，确保资源的合理使用。

  • 分配资源：ResourceManager 根据调度策略和队列配置，将资源分配给提交到 YARN 的应用程序。