理想情況下，我們應(yīng)用對(duì)Yarn資源的請(qǐng)求應(yīng)該立刻得到滿足，但現(xiàn)實(shí)情況資源往往是有限的，特別是在一個(gè)很繁忙的集群，一個(gè)應(yīng)用資源的請(qǐng)求經(jīng)常需要等待一段時(shí)間才能的到相應(yīng)的資源。在Yarn中，負(fù)責(zé)給應(yīng)用分配資源的就是Scheduler。其實(shí)調(diào)度本身就是一個(gè)難題，很難找到一個(gè)完美的策略可以解決所有的應(yīng)用場(chǎng)景。為此，Yarn提供了多種調(diào)度器和可配置的策略供我們選擇。
一、調(diào)度器的選擇
在Yarn中有三種調(diào)度器可以選擇：FIFO Scheduler ，Capacity Scheduler，FairS cheduler。
FIFO Scheduler把應(yīng)用按提交的順序排成一個(gè)隊(duì)列，這是一個(gè)先進(jìn)先出隊(duì)列，在進(jìn)行資源分配的時(shí)候，先給隊(duì)列中最頭上的應(yīng)用進(jìn)行分配資源，待最頭上的應(yīng)用需求滿足后再給下一個(gè)分配，以此類推。
FIFO Scheduler是最簡(jiǎn)單也是最容易理解的調(diào)度器，也不需要任何配置，但它并不適用于共享集群。大的應(yīng)用可能會(huì)占用所有集群資源，這就導(dǎo)致其它應(yīng)用被阻塞。在共享集群中，更適合采用Capacity Scheduler或Fair Scheduler，這兩個(gè)調(diào)度器都允許大任務(wù)和小任務(wù)在提交的同時(shí)獲得一定的系統(tǒng)資源。
下面“Yarn調(diào)度器對(duì)比圖”展示了這幾個(gè)調(diào)度器的區(qū)別，從圖中可以看出，在FIFO 調(diào)度器中，小任務(wù)會(huì)被大任務(wù)阻塞。
而對(duì)于Capacity調(diào)度器，有一個(gè)專門的隊(duì)列用來(lái)運(yùn)行小任務(wù)，但是為小任務(wù)專門設(shè)置一個(gè)隊(duì)列會(huì)預(yù)先占用一定的集群資源，這就導(dǎo)致大任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間會(huì)落后于使用FIFO調(diào)度器時(shí)的時(shí)間。
在Fair調(diào)度器中，我們不需要預(yù)先占用一定的系統(tǒng)資源，F(xiàn)air調(diào)度器會(huì)為所有運(yùn)行的job動(dòng)態(tài)的調(diào)整系統(tǒng)資源。如下圖所示，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)大job提交時(shí)，只有這一個(gè)job在運(yùn)行，此時(shí)它獲得了所有集群資源；當(dāng)?shù)诙€(gè)小任務(wù)提交后，F(xiàn)air調(diào)度器會(huì)分配一半資源給這個(gè)小任務(wù)，讓這兩個(gè)任務(wù)公平的共享集群資源。
需要注意的是，在下圖Fair調(diào)度器中，從第二個(gè)任務(wù)提交到獲得資源會(huì)有一定的延遲，因?yàn)樗枰却谝粋€(gè)任務(wù)釋放占用的Container。小任務(wù)執(zhí)行完成之后也會(huì)釋放自己占用的資源，大任務(wù)又獲得了全部的系統(tǒng)資源。最終的效果就是Fair調(diào)度器即得到了高的資源利用率又能保證小任務(wù)及時(shí)完成。
Yarn調(diào)度器對(duì)比圖:
二、Capacity Scheduler（容器調(diào)度器）的配置
2.1 容器調(diào)度介紹
Capacity 調(diào)度器允許多個(gè)組織共享整個(gè)集群，每個(gè)組織可以獲得集群的一部分計(jì)算能力。通過(guò)為每個(gè)組織分配專門的隊(duì)列，然后再為每個(gè)隊(duì)列分配一定的集群資源，這樣整個(gè)集群就可以通過(guò)設(shè)置多個(gè)隊(duì)列的方式給多個(gè)組織提供服務(wù)了。除此之外，隊(duì)列內(nèi)部又可以垂直劃分，這樣一個(gè)組織內(nèi)部的多個(gè)成員就可以共享這個(gè)隊(duì)列資源了，在一個(gè)隊(duì)列內(nèi)部，資源的調(diào)度是采用的是先進(jìn)先出(FIFO)策略。
通過(guò)上面那幅圖，我們已經(jīng)知道一個(gè)job可能使用不了整個(gè)隊(duì)列的資源。然而如果這個(gè)隊(duì)列中運(yùn)行多個(gè)job，如果這個(gè)隊(duì)列的資源夠用，那么就分配給這些job，如果這個(gè)隊(duì)列的資源不夠用了呢？其實(shí)Capacity調(diào)度器仍可能分配額外的資源給這個(gè)隊(duì)列，這就是“彈性隊(duì)列”(queue elasticity)的概念。
在正常的操作中，Capacity調(diào)度器不會(huì)強(qiáng)制釋放Container，當(dāng)一個(gè)隊(duì)列資源不夠用時(shí)，這個(gè)隊(duì)列只能獲得其它隊(duì)列釋放后的Container資源。當(dāng)然，我們可以為隊(duì)列設(shè)置一個(gè)最大資源使用量，以免這個(gè)隊(duì)列過(guò)多的占用空閑資源，導(dǎo)致其它隊(duì)列無(wú)法使用這些空閑資源，這就是”彈性隊(duì)列”需要權(quán)衡的地方。
2.2 容器調(diào)度的配置
假設(shè)我們有如下層次的隊(duì)列：
root ├── prod └── dev ├── eng └── science
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的Capacity調(diào)度器的配置文件，文件名為capacity-scheduler.xml。在這個(gè)配置中，在root隊(duì)列下面定義了兩個(gè)子隊(duì)列prod和dev，分別占40%和60%的容量。需要注意，一個(gè)隊(duì)列的配置是通過(guò)屬性yarn.sheduler.capacity.<queue-path>.<sub-property>指定的，<queue-path>代表的是隊(duì)列的繼承樹，如root.prod隊(duì)列，<sub-property>一般指capacity和maximum-capacity。
我們可以看到，dev隊(duì)列又被分成了eng和science兩個(gè)相同容量的子隊(duì)列。dev的maximum-capacity屬性被設(shè)置成了75%，所以即使prod隊(duì)列完全空閑dev也不會(huì)占用全部集群資源，也就是說(shuō)，prod隊(duì)列仍有25%的可用資源用來(lái)應(yīng)急。我們注意到，eng和science兩個(gè)隊(duì)列沒(méi)有設(shè)置maximum-capacity屬性，也就是說(shuō)eng或science隊(duì)列中的job可能會(huì)用到整個(gè)dev隊(duì)列的所有資源（最多為集群的75%）。而類似的，prod由于沒(méi)有設(shè)置maximum-capacity屬性，它有可能會(huì)占用集群全部資源。
Capacity容器除了可以配置隊(duì)列及其容量外，我們還可以配置一個(gè)用戶或應(yīng)用可以分配的最大資源數(shù)量、可以同時(shí)運(yùn)行多少應(yīng)用、隊(duì)列的ACL認(rèn)證等。
2.3 隊(duì)列的設(shè)置
關(guān)于隊(duì)列的設(shè)置，這取決于我們具體的應(yīng)用。比如，在MapReduce中，我們可以通過(guò)mapreduce.job.queuename屬性指定要用的隊(duì)列。如果隊(duì)列不存在，我們?cè)谔峤蝗蝿?wù)時(shí)就會(huì)收到錯(cuò)誤。如果我們沒(méi)有定義任何隊(duì)列，所有的應(yīng)用將會(huì)放在一個(gè)default隊(duì)列中。
注意：對(duì)于Capacity調(diào)度器，我們的隊(duì)列名必須是隊(duì)列樹中的最后一部分，如果我們使用隊(duì)列樹則不會(huì)被識(shí)別。比如，在上面配置中，我們使用prod和eng作為隊(duì)列名是可以的，但是如果我們用root.dev.eng或者dev.eng是無(wú)效的。
三、Fair Scheduler（公平調(diào)度器）的配置
3.1 公平調(diào)度
Fair調(diào)度器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為所有的應(yīng)用分配公平的資源（對(duì)公平的定義可以通過(guò)參數(shù)來(lái)設(shè)置）。在上面的“Yarn調(diào)度器對(duì)比圖”展示了一個(gè)隊(duì)列中兩個(gè)應(yīng)用的公平調(diào)度；當(dāng)然，公平調(diào)度在也可以在多個(gè)隊(duì)列間工作。舉個(gè)例子，假設(shè)有兩個(gè)用戶A和B，他們分別擁有一個(gè)隊(duì)列。當(dāng)A啟動(dòng)一個(gè)job而B沒(méi)有任務(wù)時(shí)，A會(huì)獲得全部集群資源；當(dāng)B啟動(dòng)一個(gè)job后，A的job會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，不過(guò)一會(huì)兒之后兩個(gè)任務(wù)會(huì)各自獲得一半的集群資源。如果此時(shí)B再啟動(dòng)第二個(gè)job并且其它job還在運(yùn)行，則它將會(huì)和B的第一個(gè)job共享B這個(gè)隊(duì)列的資源，也就是B的兩個(gè)job會(huì)用于四分之一的集群資源，而A的job仍然用于集群一半的資源，結(jié)果就是資源最終在兩個(gè)用戶之間平等的共享。過(guò)程如下圖所示：
3.2 啟用Fair Scheduler
調(diào)度器的使用是通過(guò)yarn-site.xml配置文件中的yarn.resourcemanager.scheduler.class參數(shù)進(jìn)行配置的，默認(rèn)采用Capacity Scheduler調(diào)度器。如果我們要使用Fair調(diào)度器，需要在這個(gè)參數(shù)上配置FairScheduler類的全限定名： org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.fair.FairScheduler。
3.3 隊(duì)列的配置
Fair調(diào)度器的配置文件位于類路徑下的fair-scheduler.xml文件中，這個(gè)路徑可以通過(guò)yarn.scheduler.fair.allocation.file屬性進(jìn)行修改。若沒(méi)有這個(gè)配置文件，F(xiàn)air調(diào)度器采用的分配策略，這個(gè)策略和3.1節(jié)介紹的類似：調(diào)度器會(huì)在用戶提交第一個(gè)應(yīng)用時(shí)為其自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的名字就是用戶名，所有的應(yīng)用都會(huì)被分配到相應(yīng)的用戶隊(duì)列中。
我們可以在配置文件中配置每一個(gè)隊(duì)列，并且可以像Capacity 調(diào)度器一樣分層次配置隊(duì)列。比如，參考capacity-scheduler.xml來(lái)配置fair-scheduler：
隊(duì)列的層次是通過(guò)嵌套<queue>元素實(shí)現(xiàn)的。所有的隊(duì)列都是root隊(duì)列的孩子，即使我們沒(méi)有配到<root>元素里。在這個(gè)配置中，我們把dev隊(duì)列有分成了eng和science兩個(gè)隊(duì)列。
Fair調(diào)度器中的隊(duì)列有一個(gè)權(quán)重屬性（這個(gè)權(quán)重就是對(duì)公平的定義），并把這個(gè)屬性作為公平調(diào)度的依據(jù)。在這個(gè)例子中，當(dāng)調(diào)度器分配集群40:60資源給prod和dev時(shí)便視作公平，eng和science隊(duì)列沒(méi)有定義權(quán)重，則會(huì)被平均分配。這里的權(quán)重并不是百分比，我們把上面的40和60分別替換成2和3，效果也是一樣的。注意，對(duì)于在沒(méi)有配置文件時(shí)按用戶自動(dòng)創(chuàng)建的隊(duì)列，它們?nèi)杂袡?quán)重并且權(quán)重值為1。
每個(gè)隊(duì)列內(nèi)部仍可以有不同的調(diào)度策略。隊(duì)列的默認(rèn)調(diào)度策略可以通過(guò)頂級(jí)元素<defaultQueueSchedulingPolicy>進(jìn)行配置，如果沒(méi)有配置，默認(rèn)采用公平調(diào)度。
盡管是Fair調(diào)度器，其仍支持在隊(duì)列級(jí)別進(jìn)行FIFO調(diào)度。每個(gè)隊(duì)列的調(diào)度策略可以被其內(nèi)部的<schedulingPolicy> 元素覆蓋，在上面這個(gè)例子中，prod隊(duì)列就被指定采用FIFO進(jìn)行調(diào)度，所以，對(duì)于提交到prod隊(duì)列的任務(wù)就可以按照FIFO規(guī)則順序的執(zhí)行了。需要注意，prod和dev之間的調(diào)度仍然是公平調(diào)度，同樣eng和science也是公平調(diào)度。
盡管上面的配置中沒(méi)有展示，每個(gè)隊(duì)列仍可配置最大、最小資源占用數(shù)和最大可運(yùn)行的應(yīng)用的數(shù)量。
3.4 隊(duì)列的設(shè)置
Fair調(diào)度器采用了一套基于規(guī)則的系統(tǒng)來(lái)確定應(yīng)用應(yīng)該放到哪個(gè)隊(duì)列。在上面的例子中，<queuePlacementPolicy> 元素定義了一個(gè)規(guī)則列表，其中的每個(gè)規(guī)則會(huì)被逐個(gè)嘗試直到匹配成功。例如，上例第一個(gè)規(guī)則specified，則會(huì)把應(yīng)用放到它指定的隊(duì)列中，若這個(gè)應(yīng)用沒(méi)有指定隊(duì)列名或隊(duì)列名不存在，則說(shuō)明不匹配這個(gè)規(guī)則，然后嘗試下一個(gè)規(guī)則。primaryGroup規(guī)則會(huì)嘗試把應(yīng)用放在以用戶所在的Unix組名命名的隊(duì)列中，如果沒(méi)有這個(gè)隊(duì)列，不創(chuàng)建隊(duì)列轉(zhuǎn)而嘗試下一個(gè)規(guī)則。當(dāng)前面所有規(guī)則不滿足時(shí)，則觸發(fā)default規(guī)則，把應(yīng)用放在dev.eng隊(duì)列中。
當(dāng)然，我們可以不配置queuePlacementPolicy規(guī)則，調(diào)度器則默認(rèn)采用如下規(guī)則：
<queuePlacementPolicy> <rule name="specified" /> <rule name="user" /> </queuePlacementPolicy>
上面規(guī)則可以歸結(jié)成一句話，除非隊(duì)列被準(zhǔn)確的定義，否則會(huì)以用戶名為隊(duì)列名創(chuàng)建隊(duì)列。
還有一個(gè)簡(jiǎn)單的配置策略可以使得所有的應(yīng)用放入同一個(gè)隊(duì)列（default），這樣就可以讓所有應(yīng)用之間平等共享集群而不是在用戶之間。這個(gè)配置的定義如下：
<queuePlacementPolicy> <rule name="default" /> </queuePlacementPolicy>
實(shí)現(xiàn)上面功能我們還可以不使用配置文件，直接設(shè)置yarn.scheduler.fair.user-as-default-queue=false，這樣應(yīng)用便會(huì)被放入default 隊(duì)列，而不是各個(gè)用戶名隊(duì)列。另外，我們還可以設(shè)置yarn.scheduler.fair.allow-undeclared-pools=false，這樣用戶就無(wú)法創(chuàng)建隊(duì)列了。
3.5 搶占（Preemption）
當(dāng)一個(gè)job提交到一個(gè)繁忙集群中的空隊(duì)列時(shí)，job并不會(huì)馬上執(zhí)行，而是阻塞直到正在運(yùn)行的job釋放系統(tǒng)資源。為了使提交job的執(zhí)行時(shí)間更具預(yù)測(cè)性（可以設(shè)置等待的超時(shí)時(shí)間），F(xiàn)air調(diào)度器支持搶占。
搶占就是允許調(diào)度器殺掉占用超過(guò)其應(yīng)占份額資源隊(duì)列的containers，這些containers資源便可被分配到應(yīng)該享有這些份額資源的隊(duì)列中。需要注意搶占會(huì)降低集群的執(zhí)行效率，因?yàn)楸唤K止的containers需要被重新執(zhí)行。
可以通過(guò)設(shè)置一個(gè)全局的參數(shù)yarn.scheduler.fair.preemption=true來(lái)啟用搶占功能。此外，還有兩個(gè)參數(shù)用來(lái)控制搶占的過(guò)期時(shí)間（這兩個(gè)參數(shù)默認(rèn)沒(méi)有配置，需要至少配置一個(gè)來(lái)允許搶占Container）：
- minimum share preemption timeout - fair share preemption timeout
如果隊(duì)列在minimum share preemption timeout指定的時(shí)間內(nèi)未獲得最小的資源保障，調(diào)度器就會(huì)搶占containers。我們可以通過(guò)配置文件中的頂級(jí)元素<defaultMinSharePreemptionTimeout>為所有隊(duì)列配置這個(gè)超時(shí)時(shí)間；我們還可以在<queue>元素內(nèi)配置<minSharePreemptionTimeout>元素來(lái)為某個(gè)隊(duì)列指定超時(shí)時(shí)間。
與之類似，如果隊(duì)列在fair share preemption timeout指定時(shí)間內(nèi)未獲得平等的資源的一半（這個(gè)比例可以配置），調(diào)度器則會(huì)進(jìn)行搶占containers。這個(gè)超時(shí)時(shí)間可以通過(guò)頂級(jí)元素<defaultFairSharePreemptionTimeout>和元素級(jí)元素<fairSharePreemptionTimeout>分別配置所有隊(duì)列和某個(gè)隊(duì)列的超時(shí)時(shí)間。上面提到的比例可以通過(guò)<defaultFairSharePreemptionThreshold>(配置所有隊(duì)列)和<fairSharePreemptionThreshold>(配置某個(gè)隊(duì)列)進(jìn)行配置，默認(rèn)是0.5。