详解Yarn中三种资源调度器（FIFO Scheduler、Capacity Scheduler、Fair Scheduler）和配置自定义队列实现任务提交不同队列

admin管理员组

文章数量:1611573

前言
在前面 Yarn的基本架构和作业提交全流程 一文中提到，当ResourceManager收到客户端Client的请求之后会将该作业job添加到（默认的）容量调度器中，然后再由某一个空闲的NodeManager领取该job并具体提供运算资源。那么，Yarn框架为什么要设计把作业添加到调度器中呢？

假设你现在所在的公司有一个hadoop的集群。但是A项目组经常做一些定时的BI报表，B项目组则经常使用一些软件做一些临时需求。那么他们肯定会遇到同时提交任务的场景，这个时候到底如何分配资源满足这两个任务呢？是先执行A的任务，再执行B的任务，还是同时跑两个？

所以，在Yarn框架中正因为有调度器，有合适的调度规则，就可以保证多个应用在同一时间有条不紊的工作。其实在Yarn中最原始的调度规则是FIFO（先进先出），即按照用户提交任务的时间来决定哪个任务先执行，但是这样很可能导致一个大任务独占资源，其他的资源需要不断的等待。当然，也可能是一堆小任务占用资源，而大任务一直无法得到适当的资源，于是造成饥饿。所以，FIFO虽然很简单，但是并不能满足实际业务中的需求。

事实上，Yarn中支持的调度器有三种，分别是FIFO Scheduler 、Capacity Scheduler和Fair Scheduler，具体查看调度器的方式如下：

1）web界面：http://host:8088/cluster

2）命令行：yarn queue -status 队列名

三种调度器的区别

1、FIFO Scheduler
FIFO Scheduler把应用按提交的顺序排成一个队列，这是一个先进先出队列，在进行资源分配的时候，先给队列中最头上的应用进行分配资源，待最头上的应用需求满足后再给下一个分配，以此类推。

FIFO Scheduler是最简单也是最容易理解的调度器，也不需要任何配置，但它并不适用于共享集群。大的应用可能会占用所有集群资源，这就导致其它应用被阻塞。在共享集群中，更适合采用Capacity Scheduler或Fair Scheduler，这两个调度器都允许大任务和小任务在提交的同时获得一定的系统资源。从下图可以看出在FIFO 调度器中，小任务会被大任务阻塞：

2、Capacity Scheduler
对于Capacity调度器，有一个专门的队列用来运行小任务，但是为小任务专门设置一个队列会预先占用一定的集群资源，这就导致大任务的执行时间会落后于使用FIFO调度器时的时间。具体设置详见：yarn-default.xml文件

<property>
    <description>The class to use as the resource scheduler.</description>
    <name>yarn.resourcemanager.scheduler.class</name>
<value>org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.capacity.CapacityScheduler</value>
</property>

如下图所示：

3、Fair Scheduler
在Fair调度器中，我们不需要预先占用一定的系统资源，Fair调度器会为所有运行的job动态的调整系统资源。如下图所示，当第一个大job提交时，只有这一个job在运行，此时它获得了所有集群资源；当第二个小任务提交后，Fair调度器会分配一半资源给这个小任务，让这两个任务公平的共享集群资源。

需要注意的是，在下图Fair调度器中，从第二个任务提交到获得资源会有一定的延迟，因为它需要等待第一个任务释放占用的Container。小任务执行完成之后也会释放自己占用的资源，大任务又获得了全部的系统资源。最终的效果就是Fair调度器即得到了高的资源利用率又能保证小任务及时完成。

下面重点介绍一下工作中经常用到的容量调度器以及相关配置：

1、什么是capacity调度器
Capacity Schedule调度器以队列为单位划分资源。简单通俗点来说，就是一个个队列有独立的资源，队列的结构和资源是可以进行配置的，如下图：

default队列占30%资源，analyst和dev分别占40%和30%资源；类似的，analyst和dev各有两个子队列，子队列在父队列的基础上再分配资源。

队列以分层方式组织资源,设计了多层级别的资源限制条件以更好的让多用户共享一个Hadoop集群，比如队列资源限制、用户资源限制、用户应用程序数目限制。队列里的应用以FIFO方式调度，每个队列可设定一定比例的资源最低保证和使用上限，同时，每个用户也可以设定一定的资源使用上限以防止资源滥用。而当一个队列的资源有剩余时，可暂时将剩余资源共享给其他队列。

2、Capacity调度器的几个特性

• 层次化的队列设计，这种层次化的队列设计保证了子队列可以使用父队列设置的全部资源。这样通过层次化的管理，更容易合理分配和限制资源的使用。
• 容量保证，队列上都会设置一个资源的占比，这样可以保证每个队列都不会占用整个集群的资源。
• 安全，每个队列又严格的访问控制。用户只能向自己的队列里面提交任务，而且不能修改或者访问其他队列的任务。
• 弹性分配，空闲的资源可以被分配给任何队列。当多个队列出现争用的时候，则会按照比例进行平衡。
• 多租户租用，通过队列的容量限制，多个用户就可以共享同一个集群，同时保证每个队列分配到自己的容量，提高利用率。
• 操作性，yarn支持动态修改调整容量、权限等的分配，可以在运行时直接修改。还提供给管理员界面，来显示当前的队列状况。管理员可以在运行时，添加一个队列；但是不能删除一个队列。管理员还可以在运行时暂停某个队列，这样可以保证当前的队列在执行过程中，集群不会接收其他的任务。如果一个队列被设置成了stopped，那么就不能向他或者子队列上提交任务了。
• 基于资源的调度，协调不同资源需求的应用程序，比如内存、CPU、磁盘等等。

Capacity 调度器允许多个组织共享整个集群，每个组织可以获得集群的一部分计算能力。通过为每个组织分配专门的队列，然后再为每个队列分配一定的集群资源，这样整个集群就可以通过设置多个队列的方式给多个组织提供服务了。除此之外，队列内部又可以垂直划分，这样一个组织内部的多个成员就可以共享这个队列资源了。
在Capacity调度器的每一个队列内部，资源的调度是采用的先进先出(FIFO)策略。

通过上面的图我们已经知道一个job可能使用不了整个队列的资源。然而如果这个队列中运行多个job，如果这个队列的资源够用，那么就分配给这些job，如果这个队列的资源不够用了呢？
其实，Capacity调度器仍可能分配额外的资源给这个队列，这就是“弹性队列”(queue elasticity)的概念。

在正常的操作中，Capacity调度器不会强制释放Container，当一个队列资源不够用时，这个队列只能获得其它队列释放后的Container资源。当然，我们可以为队列设置一个最大资源使用量，以免这个队列过多的占用空闲资源，导致其它队列无法使用这些空闲资源，这就是”弹性队列”需要权衡的地方。

Capacity调度器说的通俗点，可以理解成一个个的资源队列。这个资源队列是用户自己去分配的。比如我大体上把整个集群分成了AB两个队列，A队列给A项目组的人来使用。B队列给B项目组来使用。但是A项目组下面又有两个方向，那么还可以继续分，比如专门做BI的和做实时分析的。那么队列的分配就可以参考下面的树形结构：

root
------a[60%]
      |---a.bi[40%]
      |---a.realtime[60%]
------b[40%]

a队列占用整个资源的60%，b队列占用整个资源的40%。a队列里面又分了两个子队列，一样也是2:3分配。

虽然有了这样的资源分配，但是并不是说a提交了任务，它就只能使用60%的资源，那40%就空闲着。只要资源实在空闲状态，那么a就可以使用100%的资源。但是一旦b提交了任务，a就需要在释放资源后，把资源还给b队列，直到ab平衡在3:2的比例。

粗粒度上资源是按照上面的方式进行，在每个队列的内部，还是按照FIFO的原则来分配资源的。

3、调度器相关配置

1）配置调度器
在ResourceManager中配置它要使用的调度器，hadoop资源分配的默认配置

在搭建完成后我们发现对于资源分配方面，yarn的默认配置是这样的,也就是有一个默认的队列。事实上，是否使用CapacityScheduler组件是可以配置的，但是默认配置就是这个CapacityScheduler，如果想显式配置需要修改 conf/yarn-site.xml 内容如下：

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

可以看到默认是org.apache.hadoop.yarn.server.resourcemanager.scheduler.capacity.CapacityScheduler这个调度器，那么这个调度器的名字是什么呢？
我们可以在/Users/lcc/soft/hadoop/hadoop-2.7.4/etc/hadoop/capacity-scheduler.xml文件中看到：

  <property>
    <name>yarn.scheduler.capacity.root.queues</name>
    <value>default<

本文标签： 队列三种自定义详解资源