Hadoop在Linux中的任务调度机制与实践

一、Hadoop任务调度的核心组件：YARN

Hadoop在Linux环境中的任务调度主要由**YARN（Yet Another Resource Negotiator）**负责，它是Hadoop 2.0及以上版本的核心资源管理框架，旨在实现集群资源的统一分配与任务的高效调度。YARN通过组件分工完成调度全流程：

• ResourceManager（RM）：集群资源管理的“大脑”，负责跟踪集群资源状态（内存、CPU等），并根据调度策略为任务分配资源；
• ApplicationMaster（AM）：每个任务的“专属管家”，负责与RM协商资源、启动任务容器（Container）、监控任务进度，并在任务失败时发起重试；
• NodeManager（NM）：集群节点的“本地管理员”，负责管理单个节点的资源（如启动/停止容器、监控资源使用），并向RM汇报节点状态；
• Container：YARN调度的最小资源单位，封装了任务运行所需的资源（内存、CPU、磁盘等），是任务执行的隔离环境。

二、YARN的主要调度策略

YARN支持多种调度策略，适配不同场景的资源分配需求：

1. FIFO（先进先出）调度器

• 特点：最简单的调度策略，按照作业提交的顺序依次执行，先提交的作业优先获得资源。
• 优缺点：实现简单，但无法满足多用户共享集群的需求（长作业会阻塞短作业）；适用于作业量小、对实时性要求低的场景。
• 配置：YARN默认使用FIFO调度器，无需额外配置。

2. Capacity Scheduler（容量调度器）

• 特点：支持多队列资源分配，每个队列分配固定的集群容量（如队列A占30%、队列B占70%），队列内采用FIFO策略。队列可设置最大/最小容量，允许队列间资源借用（如队列A空闲时，队列B可使用其闲置资源）。
• 优缺点：适合多租户环境（如企业内不同部门共享集群），保证每个队列获得稳定的资源配额；但队列内仍可能存在长作业阻塞问题。
• 配置：修改yarn-site.xml设置调度器类，再通过capacity-scheduler.xml配置队列参数（如队列名称、容量、最大容量）。示例配置：

  <
      !-- yarn-site.xml -->
      
  <
      property>
      
    <
      name>
      yarn.resourcemanager.scheduler.class<
      /name>
      
    <
      value>
      org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.capacity.CapacityScheduler<
      /value>
      
  <
      /property>
      
  

3. Fair Scheduler（公平调度器）

• 特点：追求资源公平分配，动态调整作业的资源占比（如两个作业同时提交，各占50%资源；若新作业加入，三者均分资源）。支持资源抢占（若某作业长期占用资源超过其公平份额，RM会抢占其部分资源分配给其他作业）。
• 优缺点：适合需要公平共享资源的场景（如批处理与实时任务混合运行），避免资源饥饿；但资源抢占可能导致任务中断，需应用支持幂等性。
• 配置：修改yarn-site.xml设置调度器类，再通过fair-scheduler.xml配置队列参数（如队列权重、资源分配策略）。示例配置：

  <
      !-- yarn-site.xml -->
      
  <
      property>
      
    <
      name>
      yarn.resourcemanager.scheduler.class<
      /name>
      
    <
      value>
      org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.fair.FairScheduler<
      /value>
      
  <
      /property>
      
  

三、Hadoop任务调度的流程

Hadoop任务在Linux中的调度流程可分为以下步骤：

1. 提交任务

使用hadoop jar命令将MapReduce作业提交至YARN集群，指定输入/输出路径及主类。示例：

hadoop jar my-job.jar com.example.MyJob /input/data /output/result

提交后，作业会进入YARN的作业队列，等待调度。

2. ResourceManager分配资源

RM接收到作业请求后，根据当前集群资源状态（如剩余内存、CPU）及调度策略（如Capacity Scheduler的队列容量），选择一个合适的NodeManager节点，为其分配Container（资源容器）。

3. 启动ApplicationMaster

NodeManager在分配的Container中启动ApplicationMaster（如MapReduce作业的MRAppMaster）。AM启动后，向RM注册自身，并汇报作业的基本信息（如Map/Reduce任务数量）。

4. ApplicationMaster申请资源

AM根据作业的需求（如Map任务需要的内存、CPU），向RM发送资源请求（如申请2个Container，每个Container分配2GB内存、1个CPU核心）。RM根据集群资源状态，分配符合条件的Container。

5. 运行任务

NodeManager在分配的Container中启动任务进程（如MapTask、ReduceTask），执行具体的数据处理逻辑。任务运行过程中，AM会持续监控其进度（如通过心跳机制）。

6. 监控与容错

• AM定期向RM汇报作业状态（如完成百分比、失败任务数）；
• 若任务失败（如节点宕机、进程崩溃），AM会向RM申请新的Container，重启失败任务（支持任务重试，次数可通过mapreduce.map.maxattempts配置）；
• 作业完成后，AM向RM报告完成状态，RM释放Container资源。

四、任务调度的监控与管理

1. Web界面监控

通过ResourceManager的Web界面（默认地址：http://< resourcemanager-host> :8088），可查看：

• 集群资源使用情况（总内存、CPU、剩余资源）；
• 作业队列状态（各队列的待处理作业数、运行中作业数）；
• 单个作业的详细信息（任务进度、资源分配、失败日志）。

2. 命令行工具

YARN提供了一系列命令行工具，用于管理作业：

• yarn application -list：列出所有正在运行或已完成的作业；
• yarn application -status < application_id> ：查看指定作业的详细状态（如Map/Reduce任务进度）；
• yarn application -kill < application_id> ：杀死指定的作业。

3. 日志分析

YARN会将作业的日志存储在HDFS中（默认路径：/tmp/logs/< user> /logs），可通过yarn logs -applicationId < application_id> 命令查看日志，用于诊断任务失败原因（如内存不足、数据倾斜）。

五、调优建议

• 合理配置调度器：多用户场景选择Capacity Scheduler，公平共享场景选择Fair Scheduler；
• 调整资源分配：根据作业需求设置Map/Reduce任务的内存（如mapreduce.map.memory.mb）、CPU核心数（如mapreduce.map.cpu.vcores），避免资源浪费或不足；
• 启用数据本地化：通过mapreduce.job.locality.wait参数调整数据本地化等待时间（如设置为10秒），减少网络传输开销；
• 监控队列负载：定期检查各队列的资源使用情况，调整队列容量（如yarn.scheduler.capacity.< queue-name> .capacity），避免队列过载。

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