通过提交jar包,进行MapReduce处理,那么整个运行过程分为五个环节:
- 向 client 端提交 MapReduce job。
- 随后 yarn 的 ResourceManager 进行资源的分配。
- 由 NodeManager 进行加载与监控containers。
- 通过 applicationMaster 与 ResourceManager 进行资源的申请及状态的交互,由 NodeManagers 进行 MapReduce 运行时 job 的管理。
- 通过 hdfs 进行 job 配置文件、jar包的各节点分发。
Job 提交过程
job的提交通过调用 submit() 方法创建一个 JobSubmitter 实例,并调用 submitJobInternal() 方法。
整个job的运行过程如下:
- 向 ResourceManager 申请 application ID,此 ID 为该 MapReduce 的 jobId 。
- 检查 output 的路径是否正确,是否已经被创建。
- 计算 input 的 splits 。
- 拷贝运行 job 需要的 jar 包、配置文件以及计算 input 的 split 到各个节点。
- 在 ResourceManager 中调用 submitAppliction() 方法,执行 job 。
Job 初始化过程
- 当 resourceManager 收到了 submitApplication() 方法的调用通知后,scheduler 开始分配 container ,随之ResouceManager 发送 applicationMaster 进程,告知每个 nodeManager 管理器。
- 由 applicationMaster 决定如何运行 tasks,如果 job 数据量比较小,applicationMaster 便选择将 tasks 运行在一个JVM中。那么如何判别这个 job 是大是小呢?当一个 job 的 mappers 数量小于10个,只有一个reducer或者读取的文件大小要小于一个HDFS block时。可通过修改配置项 mapreduce.job.ubertask.maxmaps、mapreduce.job.ubertask.maxreduces、mapreduce.job.ubertask.maxbytes 进行调整。
- 在运行 tasks 之前,applicationMaster 将会调用 setupJob() 方法,随之创建 output 的输出路径(这就能够解释,不管你的 mapreduce 一开始是否报错,输出路径都会创建)。
Task 任务分配
- 接下来 applicationMaster 向 ResourceManager 请求 containers 用于执行 map 与 reduce 的 tasks(step 8),这里 map task 的优先级要高于 reduce task,当所有的 map tasks 结束后,随之进行 sort (这里是shuffle过程后面再说),最后进行reduce task的开始。(这里有一点,当 map tasks 执行了百分之 5% 的时候,将会请求 reduce,具体下面再总结)。
- 运行tasks的是需要消耗内存与CPU资源的,默认情况下,map 和 reduce 的 task 资源分配为 1024MB 与一个核,(可修改运行的最小与最大参数配置 mapreduce.map.memory.mb、mapreduce.reduce.memory.mb、mapreduce.map.cpu.vcores、mapreduce.reduce.reduce.cpu.vcores )
Task 任务执行
- 这时一个 task 已经被 ResourceManager 分配到一个 container 中,由 applicationMaster 告知 nodemanager 启动container,这个 task 将会被一个主函数为 YarnChild 的 java application 运行,但在运行 task 之前,首先定位 task 需要的 jar 包、配置文件以及加载在缓存中的文件。
- YarnChild 运行于一个专属的 JVM 中,所以任何一个 map 或 reduce 任务出现问题,都不会影响整个 nodemanager 的 crash 或者 hang 。
- 每个 task 都可以在相同的 JVM task 中完成,随之将完成的处理数据写入临时文件中。
运行进度与状态更新
- MapReduce 是一个较长运行时间的批处理过程,可以是一小时、几小时甚至几天,那么 Job 的运行状态监控就非常重要。每个 job 以及每个 task 都有一个包含 job(running,successfully completed,failed)的状态,以及 value 的计数器,状态信息及描述信息(描述信息一般都是在代码中加的打印信息),那么这些信息是如何与客户端进行通信的呢?
- 当一个 task 开始执行,它将会保持运行记录,记录 task 完成的比例,对于 map 的任务,将会记录其运行的百分比,对于 reduce 来说可能复杂点,但系统依旧会估计 reduce 的完成比例。当一个 map 或 reduce 任务执行时,子进程会持续每三秒钟与 applicationMaster 进行交互。
Job 完成
最终,applicationMaster会收到一个job完成的通知,随后改变job的状态为successful。最终,applicationMaster与task containers被清空。
Shuffle与Sort
从map到reduce的过程,被称之为shuffle过程,MapReduce使到reduce的数据一定是经过key的排序的,那么shuffle是如何运作的呢?
当map任务将数据output时,不仅仅是将结果输出到磁盘,它是将其写入内存缓冲区域,并进行一些预分类。
1、The Map Side
首先map任务的output过程是一个环状的内存缓冲区,缓冲区的大小默认为100MB(可通过修改配置项mpareduce.task.io.sort.mb进行修改),当写入内存的大小到达一定比例,默认为80%(可通过mapreduce.map.sort.spill.percent配置项修改),便开始写入磁盘。
在写入磁盘之前,线程将会指定数据写入与reduce相应的patitions中,最终传送给reduce.在每个partition中,后台线程将会在内存中进行Key的排序,(如果代码中有combiner方法,则会在output时就进行sort排序,这里,如果只有少于3个写入磁盘的文件,combiner将会在outputfile前启动,如果只有一个或两个,那么将不会调用)
这里将map输出的结果进行压缩会大大减少磁盘IO与网络传输的开销(配置参数mapreduce.map .output.compress 设置为true,如果使用第三方压缩jar,可通过mapreduce.map.output.compress.codec进行设置)
随后这些paritions输出文件将会通过HTTP发送至reducers,传送的最大启动线程通过mapreduce.shuffle.max.threads进行配置。
2、The Reduce Side
首先上面每个节点的map都将结果写入了本地磁盘中,现在reduce需要将map的结果通过集群拉取过来,这里要注意的是,需要等到所有map任务结束后,reduce才会对map的结果进行拷贝,由于reduce函数有少数几个复制线程,以至于它可以同时拉取多个map的输出结果。默认的为5个线程(可通过修改配置mapreduce.reduce.shuffle.parallelcopies来修改其个数)
这里有个问题,那么reducers怎么知道从哪些机器拉取数据呢?
当所有map的任务结束后,applicationMaster通过心跳机制(heartbeat mechanism),由它知道mapping的输出结果与机器host,所以reducer会定时的通过一个线程访问applicationmaster请求map的输出结果。
Map的结果将会被拷贝到reduce task的JVM的内存中(内存大小可在mapreduce.reduce.shuffle.input.buffer.percent中设置)如果不够用,则会写入磁盘。当内存缓冲区的大小到达一定比例时(可通过mapreduce.reduce.shuffle.merge.percent设置)或map的输出结果文件过多时(可通过配置mapreduce.reduce.merge.inmen.threshold),将会除法合并(merged)随之写入磁盘。 这时要注意,所有的map结果这时都是被压缩过的,需要先在内存中进行解压缩,以便后续合并它们。(合并最终文件的数量可通过mapreduce.task.io.sort.factor进行配置) 最终reduce进行运算进行输出。