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面试 | 深入理解Yarn的内部架构
发布时间：2025-11-04 23:35:18 来源：创站工坊 作者：应用开发
本文转载自微信公众号「大数据技术与数仓」，面试作者西贝。深入转载本文请联系大数据技术与数仓公众号。理解
引言
Apache YARN(Yet Another Resource Negotiator)是部架 Hadoop 的集群资源管理器。Yarn 是面试在 Hadoop 2.x 中引入的。
Yarn 允许不同的深入数据处理引擎，如图形处理、理解交互处理、部架流处理以及批处理来运行和处理存储在 HDFS(Hadoop 分布式文件系统)中的面试数据。其实，深入YARN不仅负责资源分配，理解而且也会负责作业的部架调度。
MapReduce1.0既是面试一个计算框架，也是深入一个资源管理调度框架。到了Hadoop2.0以后，理解MapReduce1.0中的资源管理调度功能，被单独分离出来形成了YARN，它是一个纯粹的资源管理调度框架，而不是一个计算框架。被剥离了资源管理调度功能的MapReduce 框架就变成了MapReduce2.0，亿华云计算它是运行在YARN之上的一个纯粹的计算框架，不再自己负责资源调度管理服务，而是由YARN为其提供资源管理调度服务。
如下图所示：目前主流的大数据计算框架都可以运行在YARN上。
YARN的体系结构
YARN总体上仍然是Master/Slave结构。在整个资源管理框架中，ResourceManager为Master，NodeManager为Slave，ResourceManager负责对各个NodeManager上的资源进行统一管理和调度。当用户提交一个应用程序时，需要提供一个用以跟踪和管理这个程序的ApplicationMaster，它负责向ResourceManager申请资源，并要求NodeManger启动可以占用一定资源的任务。由于不同的ApplicationMaster被分布到不同的节点上，因此它们之间不会相互影响。
ResourceManager一个纯粹的调度器，专门负责集群中可用资源的分配和管理。
调度器Scheduler 应用程序管理器(Applications Manager) NodeManager负责节点本地资源的管理，IT技术网包括启动应用程序的Container，监控它们的资源使用情况，并报告给RM
ApplicationMaster特定框架库的一个实例，负责有RM协商资源，并和NM协调工作来执行和监控Container以及它们的资源消耗。AM也是以一个的Container身份运行。
ResourceManager
ResourceManager(RM)是一个全局的资源管理器，负责整个系统的资源管理和分配，主要包括两个组件，即调度器(Scheduler)和应用程序管理器(Applications Manager)。
调度器接收来自ApplicationMaster的应用程序资源请求，把集群中的资源以“容器”的形式分配给提出申请的应用程序，容器的选择通常会考虑应用程序所要处理的数据的位置，进行就近选择，从而实现“计算向数据靠拢”。
容器(Container)作为动态资源分配单位，每个容器中都封装了一定数量的b2b信息网CPU、内存、磁盘等资源，从而限定每个应用程序可以使用的资源量。
调度器被设计成是一个可插拔的组件，YARN不仅自身提供了许多种直接可用的调度器，也允许用户根据自己的需求重新设计调度器。
应用程序管理器(Applications Manager)负责系统中所有应用程序的管理工作，主要包括应用程序提交、与调度器协商资源以启动ApplicationMaster、监控ApplicationMaster运行状态并在失败时重新启动等。
NodeManager
NodeManager是驻留在一个YARN集群中的每个节点上的代理，主要负责：
容器生命周期管理 监控每个容器的资源(CPU、内存等)使用情况 跟踪节点健康状况 以“心跳”的方式与ResourceManager保持通信 向ResourceManager汇报作业的资源使用情况和每个容器的运行状态 接收来自ApplicationMaster的启动/停止容器的各种请求需要说明的是，NodeManager主要负责管理抽象的容器，只处理与容器相关的事情，而不具体负责每个任务(Map任务或Reduce任务)自身状态的管理，因为这些管理工作是由ApplicationMaster完成的，ApplicationMaster会通过不断与NodeManager通信来掌握各个任务的执行状态。
ApplicationMaster
ResourceManager接收用户提交的作业，按照作业的上下文信息以及从NodeManager收集来的容器状态信息，启动调度过程，为用户作业启动一个ApplicationMaster。
ApplicationMaster的主要功能是：
当用户作业提交时，ApplicationMaster与ResourceManager协商获取资源，ResourceManager会以容器的形式为ApplicationMaster分配资源; 把获得的资源进一步分配给内部的各个任务(Map任务或Reduce任务)，实现资源的“二次分配”; 与NodeManager保持交互通信进行应用程序的启动、运行、监控和停止，监控申请到的资源的使用情况，对所有任务的执行进度和状态进行监控，并在任务发生失败时执行失败恢复(即重新申请资源重启任务); 定时向ResourceManager发送“心跳”消息，报告资源的使用情况和应用的进度信息; 当作业完成时，ApplicationMaster向ResourceManager注销容器，执行周期完成。YARN的工作流程
简单流程示意图如下：
1.作业提交
JobSubmitter 实现的作业提交过程执行以下操作：
向资源管理器询问新的应用程序 ID，用于 MapReduce 作业 ID(步骤 2)。 检查作业的输出规范。例如，如果没有指定输出目录或已经存在，则不提交作业，并向 MapReduce 程序抛出错误。 计算作业的输入分片。如果无法计算分片(例如，因为输入路径不存在)，则不会提交作业，并向 MapReduce 程序抛出错误。 将运行作业所需的资源(包括作业 JAR 文件、配置文件和计算的输入分片)复制到以作业 ID 命名的目录中的HDFS共享文件系统(步骤 3)。作业 JAR 会被复制多个副本，以便节点管理器(node managers)在为作业运行任务时可以访问集群中的大量副本。 通过在资源管理器上调用 submitApplication() 提交作业(步骤 4)。2.作业初始化
当资源管理器收到对其 submitApplication() 方法的调用时，它会将请求移交给 YARN 调度程序。调度器分配一个容器，然后资源管理器启动appmaster。 MapReduce 作业的app master是一个 Java 应用程序，初始化作业并跟踪任务的完成进度(步骤 6)。 接下来，它从共享文件系统中检索在客户端计算的输入分片(步骤 7)。然后它为每个split创建一个map任务以及一些reduce任务。 app master决定如何运行构成 MapReduce 作业的任务。如果作业很小，app master可能会选择在与自己相同的 JVM 中运行任务。任务分配
如果该作业不符合与app master在相同的JVM中运行的条件，app master会向资源管理器请求该作业中所有 map 和 reduce 任务的container(步骤 8)。 对 map 任务的请求首先进行，并且具有比 reduce 任务更高的优先级，因为所有 map 任务必须在 reduce 的排序阶段开始之前完成。直到 5% 的 map 任务完成后才会请求 reduce 任务。 Reduce 任务可以在集群中的任何位置运行，但对 map 任务具有数据本地性的限制。 在最佳情况下，任务是本地数据，即在分片所在的同一节点上运行。或者，任务可能是机架本地的：与分片在同一机架上，但不在同一节点上。有些任务既不在同一节点又不在同一机架，而是需要从不同机架不同节点中检索数据。 请求还指定了任务的内存和CPU要求 。默认情况下，每个 map 和 reduce 任务都分配了 1024 MB 的内存和一个虚拟内核。任务执行
一旦资源管理器的调度程序为特定节点上的容器分配了资源，app master将通过联系nodemanager来启动容器(步骤 9a 和 9b)。 最后，它运行 map 或 reduce 任务(步骤 11)。作业完成
当app master收到作业的最后一个任务已完成的通知时，它会将作业的状态更改为“成功”。 然后，当 Job 轮询状态时，它得知作业已成功完成，会打印一条消息告诉用户，然后从 waitForCompletion() 方法返回。 此时作业统计信息和计数器会打印到控制台。 最后，在作业完成时，app master和任务容器清理它们的工作状态(中间输出被删除)。作业信息由作业历史服务器存档，以便用户以后在需要时查询。总结
Hadoop生态系统是工业界应用最广泛的大数据生态系统。作为Hadoop 生态圈的重要一员，YARN在开源大数据领域有着重要的地位，很多计算框架都能够运行在YARN上，比如Spark，Flink，Storm等。对于大多数公司的大数据计算场景，采用YARN来管理集群，是一个比较常见的解决方案。
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