【深入浅出 Yarn 架构与实现】4-1 ResourceManager 功能概述 ...

前面几篇文章对 Yarn 基本架构、程序基础库、应用设计方法等进行了介绍。之后几篇将开始对 Yarn 核心组件进行剖析。
ResourceManager（RM）是 Yarn 的核心管理服务，负责集群管理、任务调度、状态机管理等，本篇将对 RM 总体架构进行介绍。
一、RM 基本职能

主要包含以下几个功能：

• Client 交互：处理来自 Client 的请求；
  
• 管理 ApplicationMaster：启动、管理、重启等；
  
• 管理 Nodemanager：接收 NM 汇报的资源信息，并下达管理指令；
  
• 资源管理与调度：接收 AM 的资源请求，并分配资源。
  

如上图所示，RM 中各组件通过对应 RPC 与各 Client 进行通信：

• ResourceTrackerProtocol: NodeManager（NM）通过该 RPC 协议向 RM 注册、汇报节点健康状况和 Container 运行状态，并领取 RM 下达的命令。NM 与 RM 之间采用了「pull模型」，NM 总是周期性地主动向 RM 发起请求（心跳），并领取下达给自己的命令。
  
• ApplicationMasterProtocol: 应用程序的 ApplicationMaster 通过该 RPC 协议向 RM 注册、申请资源和释放资源。（AM 与 RM 交互参考上一篇文章「3-3 Yarn Application Master 编写」）
  
• ApplicationClientProtocol: 应用程序的客户端通过该 RPC 协议向 ResourceManager 提交应用程序、查询应用程序状态和控制应用程序（比如杀死应用程序）等。（AppClient 与 RM 交互参考文章「3-2 Yarn Client 编写」
  

从以上介绍中可以看出，与 RM 通过 RPC 通信的组件都采用「Pull 模型」，各个「Client」通过心跳定期向 RM 汇报，在心跳返回值中领取 RM 下达的指令。
二、RM 内部架构

本节将深入 RM 内部，看其内部组织结构和主要模块，架构图如下所示：

一）用户交互模块

RM 分别针对普通用户、管理员和 Web 提供了三种对外服务：

• ClientRMService: 为普通用户提供的服务，它处理来自客户端各种RPC请求，比如提交应用程序、终止应用程序、获取应用程序运行状态等；
  
• AdminService: RM 为管理员提供了一套独立的服务接口，以防止管理员发送的管理命令饿死，管理员可通过这些接口管理集群，比如动态更新节点列表、更新ACL列表、更新队列信息等；
  
• WebApp: 更加友好地展示集群资源使用情况和应用程序运行状态等信息。
  

二） NM 管理模块

• NMLivelinessMonitor: 监控 NM 是否活着，长时间（默认为10min）内未汇报心跳信息，则认为其挂了；
  
• NodesListManager: 维护正常节点和异常节点列表，管理exclude（类似于黑名单）和include（类似于白名单）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 NM 的请求，主要包括注册和心跳两种请求。
  

三） AM 管理模块

• AMLivelinessMonitor: 监控AM是否活着，长时间未汇报心跳，它上面所有正在运行的 Container 将被置为失败状态，而 AM 本身会被重新分配到另外一个节点上执行（AM 重试次数默认是2）；
  
• ApplicationMasterLauncher: 与某个 NM 通信，要求它为某个应用程序启动 ApplicationMaster；
  
• ApplicationMasterService（AMS）: 处理来自 AM 的请求，主要包括注册和心跳两种请求。其中心跳汇报信息包含所需资源描述、待释放的Container列表、黑名单列表等，而 AMS 则为之返回相应的 Container 信息。
  

四） Application 管理模块

• ApplicationACLsManage: 管理应用程序访问权限，包含两部分权限：查看权限和修改权限；
  
• RMAppManager: 管理应用程序的启动和关闭；
  
• ContainerAllocationExpirer: 当 AM 收到 RM 新分配的一个 Container 后，必须在一定的时间内启动该 Container，否则将被回收。
  

五）状态机管理模块

RM 共维护四类状态机：

• RMApp: 维护一个 Application 的整个运行周期，可能会包括多次 Attempt；
  
• RMAppAttempt: 一个实例运行失败后，可能再次启动一个重新运行，而每次启动称为一次运行尝试用 「RMAppAttempt」描述，RMAppAttempt 维护了一次运行尝试的整个生命周期；
  
• RMContainer: 维护一个 Container 的运行周期。RM 将资源封装成 Container 发送给应用程序的 AM，而AM 则会在 Container 中启动任务；
  
• RMNode: 维护一个 NM 的生命周期，包括启动到运行结束整个过程。
  

六）安全管理模块

RM 有非常全面的权限管理机制，主要包括：

• ClientToAMSecretManager
  
• ContainerTokenSecretManager
  
• ApplicationTokenSecretManager
  

七）资源分配模块

该模块主要涉及一个组件「ResourceScheduler」。其是资源调度器，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。
ResourceScheduler 是一个插拔式模块，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
  

此部分将在后面文章中更详细的介绍。
三、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：

四、小结

在 YARN 中，ResourceManager 负责集群中所有资源的统一管理和分配，它接收来自各个节点（NodeManager）的资源汇报信息，并把这些信息按照一定的策略分配给各个应用程序。
本篇对 ResourceManager 总体架构进行了介绍。对其基本职能、内部结构、处理的事件进行了梳理。后续文章中将会对每个部分深入源码进行更深入讨论。
参考文章：
《Hadoop 技术内幕 - 深入解析 Yarn 结构设计与实现原理》第五章

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