Yarn源码分析之如何确定作业运行方式Uber or Non-Uber？-白红宇

在MRAppMaster中，当MapReduce作业初始化时，它会通过作业状态机JobImpl中InitTransition的transition()方法，进行MapReduce作业初始化相关操作，而这其中就包括：

1、调用createSplits()方法，创建分片，并获取任务分片元数据信息TaskSplitMetaInfo数组taskSplitMetaInfo；

2、确定Map Task数目numMapTasks：分片元数据信息数组的长度，即有多少分片就有多少numMapTasks；

3、确定Reduce Task数目numReduceTasks，取作业参数mapreduce.job.reduces，参数未配置默认为0；

4、根据分片元数据信息计算输入长度inputLength，也就是作业大小；

5、根据作业大小inputLength，调用作业的makeUberDecision()方法，决定作业运行模式是Uber模式还是Non-Uber模式。

相关关键代码如下：

// 调用createSplits()方法，创建分片，并获取任务分片元数据信息TaskSplitMetaInfo数组taskSplitMetaInfo        TaskSplitMetaInfo[] taskSplitMetaInfo = createSplits(job, job.jobId);                // 确定Map Task数目numMapTasks：分片元数据信息数组的长度，即有多少分片就有多少numMapTasks        job.numMapTasks = taskSplitMetaInfo.length;        // 确定Reduce Task数目numReduceTasks，取作业参数mapreduce.job.reduces，参数未配置默认为0        job.numReduceTasks = job.conf.getInt(MRJobConfig.NUM_REDUCES, 0);        // 省略部分代码        // 根据分片元数据信息计算输入长度inputLength，也就是作业大小        long inputLength = 0;        for (int i = 0; i < job.numMapTasks; ++i) {          inputLength += taskSplitMetaInfo[i].getInputDataLength();        }        // 根据作业大小inputLength，调用作业的makeUberDecision()方法，决定作业运行模式是Uber模式还是Non-Uber模式        job.makeUberDecision(inputLength);

由此，我们可以看出，作业运行方式Uber or Non-Uber是通过Job的makeUberDecision()方法，传入作业大小inputLength来确定的，本文，我们将研究这一话题，即如何确定作业运行方式Uber or Non-Uber？

在一文中我们了解了Uber和Non-Uber两种作业运行方式的含义，如下：

1、Uber模式：为降低小作业延迟而设计的一种模式，所有任务，不管是Map Task，还是Reduce Task，均在同一个Container中顺序执行，这个Container其实也是MRAppMaster所在Container；

2、Non-Uber模式：对于运行时间较长的大作业，先为Map Task申请资源，当Map Task运行完成数目达到一定比例后再为Reduce Task申请资源。

在确定了解上述内容后，我们再来看下Job的makeUberDecision()方法，这个Job的实现为JobImpl类，其makeUberDecision()方法代码如下：

/**   * Decide whether job can be run in uber mode based on various criteria.   * @param dataInputLength Total length for all splits   */  private void makeUberDecision(long dataInputLength) {    //FIXME:  need new memory criterion for uber-decision (oops, too late here;    // until AM-resizing supported,    // must depend on job client to pass fat-slot needs)    // these are no longer "system" settings, necessarily; user may override	  	// 获取系统Uber模式下允许的最大Map任务数sysMaxMaps，	// 取参数mapreduce.job.ubertask.maxmaps，参数未配置默认为9    int sysMaxMaps = conf.getInt(MRJobConfig.JOB_UBERTASK_MAXMAPS, 9);    // 获取系统Uber模式下允许的最大Reduce任务数sysMaxReduces， 	// 取参数mapreduce.job.ubertask.maxreduces，参数未配置默认为1     int sysMaxReduces = conf.getInt(MRJobConfig.JOB_UBERTASK_MAXREDUCES, 1);    // 获取系统Uber模式下允许的任务包含数据量最大字节数sysMaxBytes，    // mapreduce.job.ubertask.maxbytes，参数未配置默认为远程作业提交路径remoteJobSubmitDir所在文件系统的默认数据块大小    long sysMaxBytes = conf.getLong(MRJobConfig.JOB_UBERTASK_MAXBYTES,        fs.getDefaultBlockSize(this.remoteJobSubmitDir)); // FIXME: this is wrong; get FS from                                   // [File?]InputFormat and default block size                                   // from that    // 获取系统为Uber模式设置的内存资源单元槽Slot大小sysMemSizeForUberSlot，    // 取参数yarn.app.mapreduce.am.resource.mb，参数未配置默认为1536M    long sysMemSizeForUberSlot =        conf.getInt(MRJobConfig.MR_AM_VMEM_MB,            MRJobConfig.DEFAULT_MR_AM_VMEM_MB);    // 获取系统为Uber模式设置的CPU资源单元槽Slot大小sysCPUSizeForUberSlot，    // 取参数yarn.app.mapreduce.am.resource.cpu-vcores，参数未配置默认为1    long sysCPUSizeForUberSlot =        conf.getInt(MRJobConfig.MR_AM_CPU_VCORES,            MRJobConfig.DEFAULT_MR_AM_CPU_VCORES);    // 获取系统是否允许Uber模式标志位uberEnabled，    // 取参数mapreduce.job.ubertask.enable，参数未配置默认为false，不启用    boolean uberEnabled =        conf.getBoolean(MRJobConfig.JOB_UBERTASK_ENABLE, false);        // 判断Map任务数是否满足系统为Uber模式设定的限制条件，结果赋值给smallNumMapTasks    boolean smallNumMapTasks = (numMapTasks <= sysMaxMaps);    // 判断Reduce任务数是否满足系统为Uber模式设定的限制条件，结果赋值给smallNumReduceTasks    boolean smallNumReduceTasks = (numReduceTasks <= sysMaxReduces);    // 判断任务包含数据量大小是否满足系统为Uber模式设定的限制条件，结果赋值给smallInput    boolean smallInput = (dataInputLength <= sysMaxBytes);    // ignoring overhead due to UberAM and statics as negligible here:        // 获取系统配置的Map任务要求的内存大小requiredMapMB，    // 取参数mapreduce.map.memory.mb，参数未配置默认为0    long requiredMapMB = conf.getLong(MRJobConfig.MAP_MEMORY_MB, 0);        // 获取系统配置的Map任务要求的内存大小requiredReduceMB，    // 取参数mapreduce.reduce.memory.mb，参数未配置默认为0    long requiredReduceMB = conf.getLong(MRJobConfig.REDUCE_MEMORY_MB, 0);        // 计算要求的任务内存大小requiredMB，    // 取Map任务要求的内存大小requiredMapMB与Reduce任务要求的内存大小requiredReduceMB中的较大者    long requiredMB = Math.max(requiredMapMB, requiredReduceMB);        // 获取系统uber模式下Map任务要求的CPU核数requiredMapCores， 	// 取参数mapreduce.map.cpu.vcores，参数未配置默认为1    int requiredMapCores = conf.getInt(            MRJobConfig.MAP_CPU_VCORES,             MRJobConfig.DEFAULT_MAP_CPU_VCORES);        // 获取系统uber模式下Reduce任务要求的CPU核数requiredReduceCores，  	// 取参数mapreduce.reduce.cpu.vcores，参数未配置默认为1    int requiredReduceCores = conf.getInt(            MRJobConfig.REDUCE_CPU_VCORES,             MRJobConfig.DEFAULT_REDUCE_CPU_VCORES);     // 计算要求的任务需要CPU核数requiredCores，    // 取Map任务要求的CPU核数requiredMapCores与Reduce任务要求的CPU核数requiredReduceCores中的较大者    int requiredCores = Math.max(requiredMapCores, requiredReduceCores);            // 特殊处理：如果Reduce任务数目为0，即当为Map-Only任务时，    // 要求的内存大小、CPU核数，以Map任务要求的为准    if (numReduceTasks == 0) {      requiredMB = requiredMapMB;      requiredCores = requiredMapCores;    }        // 当MR作业中任务要求的内存大小requiredMB小于等于系统为Uber模式设置的内存资源单元槽Slot大小sysMemSizeForUberSlot时，    // 或者sysMemSizeForUberSlot被设定为不受限制时，    // 确定为小内存要求，即标志位smallMemory为true    boolean smallMemory =        (requiredMB <= sysMemSizeForUberSlot)        || (sysMemSizeForUberSlot == JobConf.DISABLED_MEMORY_LIMIT);        // 当MR作业中任务要求的CPU核数requiredCores小于等于系统为Uber模式设置的CPU资源单元槽Slot大小sysCPUSizeForUberSlot时，    // 确定为小CPU要求，即标志位smallCpu为true    boolean smallCpu = requiredCores <= sysCPUSizeForUberSlot;        // 确定作业是否为链式作业，并赋值给标志位notChainJob，ture表示非链式作业，false表示为链式作业    boolean notChainJob = !isChainJob(conf);    // User has overall veto power over uberization, or user can modify    // limits (overriding system settings and potentially shooting    // themselves in the head).  Note that ChainMapper/Reducer are    // fundamentally incompatible with MR-1220; they employ a blocking    // queue between the maps/reduces and thus require parallel execution,    // while "uber-AM" (MR AM + LocalContainerLauncher) loops over tasks    // and thus requires sequential execution.        // 判断是否为Uber模式，赋值给isUber，    // 判断的依据为，以下七个条件必须全部满足：    // 1、参数mapreduce.job.ubertask.enable配置为true，即系统允许Uber模式；    // 2、Map任务数满足系统为Uber模式设定的限制条件，即小于等于参数mapreduce.job.ubertask.maxmaps配置的值，如果参数未配置，则应该小于等于9；    // 3、Reduce任务数满足系统为Uber模式设定的限制条件，即小于等于参数mapreduce.job.ubertask.maxreduces配置的值，如果参数未配置，则应该小于等于1；    // 4、任务包含数据量大小满足系统为Uber模式设定的限制条件，即任务数据量小于等于参数mapreduce.job.ubertask.maxbytes配置的值，如果参数未配置，则应小于等于远程作业提交路径remoteJobSubmitDir所在文件系统的默认数据块大小；    // 5、MR作业中任务要求的内存大小requiredMB小于等于系统为Uber模式设置的内存资源单元槽Slot大小sysMemSizeForUberSlot时，或者sysMemSizeForUberSlot被设定为不受限制；    // 6、MR作业中任务要求的CPU核数requiredCores小于等于系统为Uber模式设置的CPU资源单元槽Slot大小sysCPUSizeForUberSlot；    // 7、作业为非链式作业；    isUber = uberEnabled && smallNumMapTasks && smallNumReduceTasks        && smallInput && smallMemory && smallCpu         && notChainJob;    if (isUber) {// 当作业为Uber模式运行时，设置一些必要的参数      LOG.info("Uberizing job " + jobId + ": " + numMapTasks + "m+"          + numReduceTasks + "r tasks (" + dataInputLength          + " input bytes) will run sequentially on single node.");      // make sure reduces are scheduled only after all map are completed      // mapreduce.job.reduce.slowstart.completedmaps参数设置为1，      // 即全部Map任务完成后才会为Reduce任务分配资源      conf.setFloat(MRJobConfig.COMPLETED_MAPS_FOR_REDUCE_SLOWSTART,                        1.0f);      // uber-subtask attempts all get launched on same node; if one fails,      // probably should retry elsewhere, i.e., move entire uber-AM:  ergo,      // limit attempts to 1 (or at most 2?  probably not...)      // Map、Reduce任务的最大尝试次数均为1      conf.setInt(MRJobConfig.MAP_MAX_ATTEMPTS, 1);      conf.setInt(MRJobConfig.REDUCE_MAX_ATTEMPTS, 1);      // disable speculation      // 禁用Map、Reduce任务的推测执行机制      conf.setBoolean(MRJobConfig.MAP_SPECULATIVE, false);      conf.setBoolean(MRJobConfig.REDUCE_SPECULATIVE, false);    } else {// 当作业为Non-Uber模式时，通过info级别日志，输出作业不能被判定为Uber模式的原因，根据上述7个标志位判断即可      StringBuilder msg = new StringBuilder();      msg.append("Not uberizing ").append(jobId).append(" because:");      if (!uberEnabled)    	// Uber模式开关未打开，这种模式被禁用了        msg.append(" not enabled;");      if (!smallNumMapTasks)    	// 有太多的Map任务        msg.append(" too many maps;");      if (!smallNumReduceTasks)    	// 有太多的Reduce任务        msg.append(" too many reduces;");      if (!smallInput)    	// 有太大的输入        msg.append(" too much input;");      if (!smallCpu)    	// 需要占用过多的CPU        msg.append(" too much CPU;");      if (!smallMemory)    	// 需要占用过多的内存        msg.append(" too much RAM;");      if (!notChainJob)    	// 是一个链式作业，无法使用Uber模式        msg.append(" chainjob;");            // 记录无法使用Uber模式的日志信息      LOG.info(msg.toString());    }  }

makeUberDecision()方法的逻辑十分清晰，但是涉及到的判断条件、参数比较多，总的来说，一个MapReduce是使用Uber模式还是Non-Uber模式运行，要综合考虑以下7个因素，这些条件缺一不可：

1、参数mapreduce.job.ubertask.enable配置为true，即系统允许Uber模式，这是一个Uber模式的开关；

2、Map任务数满足系统为Uber模式设定的限制条件，即小于等于参数mapreduce.job.ubertask.maxmaps配置的值，如果参数未配置，则应该小于等于9；

3、Reduce任务数满足系统为Uber模式设定的限制条件，即小于等于参数mapreduce.job.ubertask.maxreduces配置的值，如果参数未配置，则应该小于等于1；

4、任务包含数据量大小满足系统为Uber模式设定的限制条件，即任务数据量小于等于参数mapreduce.job.ubertask.maxbytes配置的值，如果参数未配置，则应小于等于远程作业提交路径remoteJobSubmitDir所在文件系统的默认数据块大小；

5、MR作业中任务要求的内存大小requiredMB小于等于系统为Uber模式设置的内存资源单元槽Slot大小sysMemSizeForUberSlot时，或者sysMemSizeForUberSlot被设定为不受限制；

6、MR作业中任务要求的CPU核数requiredCores小于等于系统为Uber模式设置的CPU资源单元槽Slot大小sysCPUSizeForUberSlot；

7、作业为非链式作业。

前面6个条件在上面的描述和makeUberDecision()方法代码及其注释中都描述的很清晰，读者可自行查阅。

下面，我们重点看看第7个条件：作业为非链式作业，这个条件是如何判断的呢？它是通过isChainJob()方法来判断的，代码如下：

/**   * ChainMapper and ChainReducer must execute in parallel, so they're not   * compatible with uberization/LocalContainerLauncher (100% sequential).   */  private boolean isChainJob(Configuration conf) {    boolean isChainJob = false;    try {    	      // 获取取Map类名mapClassName，取参数mapreduce.job.map.class      String mapClassName = conf.get(MRJobConfig.MAP_CLASS_ATTR);      if (mapClassName != null) {    	// 通过Map类名mapClassName获取Map类Class实例mapClass        Class
     mapClass = Class.forName(mapClassName);                // 通过Class的isAssignableFrom()方法，看看mapClass是否为ChainMapper的子类，或者就是ChainMapper，        // 是的话，我们认为它就是一个链式作业        if (ChainMapper.class.isAssignableFrom(mapClass))          isChainJob = true;      }    } catch (ClassNotFoundException cnfe) {      // don't care; assume it's not derived from ChainMapper    } catch (NoClassDefFoundError ignored) {    }    try {    	      // 获取取Reduce类名reduceClassName，取参数mapreduce.job.reduce.class      String reduceClassName = conf.get(MRJobConfig.REDUCE_CLASS_ATTR);      if (reduceClassName != null) {    	      	// 通过Reduce类名reduceClassName获取Reduce类Class实例reduceClass        Class
     reduceClass = Class.forName(reduceClassName);                // 通过Class的isAssignableFrom()方法，看看reduceClass是否为ChainReducer的子类，或者就是ChainReducer，        // 是的话，我们认为它就是一个链式作业        if (ChainReducer.class.isAssignableFrom(reduceClass))          isChainJob = true;      }    } catch (ClassNotFoundException cnfe) {      // don't care; assume it's not derived from ChainReducer    } catch (NoClassDefFoundError ignored) {    }    return isChainJob;  }

它实际上就是看Map或Reduce是否是ChainMapper或ChainReducer的直接或间接子类，或者就是二者，通过参数mapreduce.job.map.class、mapreduce.job.reduce.class取类名并利用Class.forName构造Class实例，然后通过Class的isAssignableFrom()方法判断Map或Reduce是否是ChainMapper或ChainReducer的直接或间接子类，或者就是二者，就是这么简单。

那么问题又来了，什么是链式作业？为什么继承了ChainMapper或ChainReducer就不能在Uber模式下运行？下面我们一一解答。

首先，链式作业是什么呢？有些时候，你会发现，一个单独的MapReduce Job无法实现你的业务需求，你需要更多的MapReduce Job来处理你的数据，而此时，将多个MapReduce Job串成一条链就形成一个更大的MapReduce Job，这就是链式作业。而链式作业实现的一个根本条件就是其Mapper或Reducer分别继承自ChainMapper和ChainReducer。

那么，为什么继承了ChainMapper或ChainReducer就不能在Uber模式下运行？连同什么是ChainMapper、ChainReducer这个问题，我们一起来做一个最直接最简单的解答，更多详细内容请查看关于专门介绍ChainMapper或ChainReducer的文章。

首先看下ChainMapper的实现，在其内部，有一个Chain类型的成员变量chain，定义并在setup()方法中初始化如下：

private Chain chain;  protected void setup(Context context) {    chain = new Chain(true);    chain.setup(context.getConfiguration());  }

而Chain中有两个最关键的变量，Mapper列表mappers和Thread列表threads如下：

private List
    
      mappers = new ArrayList
     
      ();

private List
    
      threads = new ArrayList
     
      ();

在ChainMapper的run()方法内，会将Chain的mappers中每个Mapper通过chain的addMapper()方法添加至chain中，而chain的addMapper()方法本质上就是基于每个Mapper生成一个MapRunner线程，然后添加到threads列表内，然后再由Mapper启动chain中所有线程threads，关键代码如下：

ChainMapper的run()方法

public void run(Context context) throws IOException, InterruptedException {    setup(context);    int numMappers = chain.getAllMappers().size();    if (numMappers == 0) {      return;    }    ChainBlockingQueue
    
     > inputqueue;    ChainBlockingQueue
     
      > outputqueue;    if (numMappers == 1) {      chain.runMapper(context, 0);    } else {      // add all the mappers with proper context      // add first mapper      outputqueue = chain.createBlockingQueue();      chain.addMapper(context, outputqueue, 0);      // add other mappers      for (int i = 1; i < numMappers - 1; i++) {        inputqueue = outputqueue;        outputqueue = chain.createBlockingQueue();        chain.addMapper(inputqueue, outputqueue, context, i);      }      // add last mapper      chain.addMapper(outputqueue, context, numMappers - 1);    }        // start all threads    chain.startAllThreads();        // wait for all threads    chain.joinAllThreads();  }

Chain的其中一个addMapper()方法

/**   * Add mapper that reads and writes from/to the queue   */  @SuppressWarnings("unchecked")  void addMapper(ChainBlockingQueue
    
     > input,      ChainBlockingQueue
     
      > output,      TaskInputOutputContext context, int index) throws IOException,      InterruptedException {    Configuration conf = getConf(index);    Class
       keyClass = conf.getClass(MAPPER_INPUT_KEY_CLASS, Object.class);    Class
       valueClass = conf.getClass(MAPPER_INPUT_VALUE_CLASS, Object.class);    Class
       keyOutClass = conf.getClass(MAPPER_OUTPUT_KEY_CLASS, Object.class);    Class
       valueOutClass = conf.getClass(MAPPER_OUTPUT_VALUE_CLASS,        Object.class);    RecordReader rr = new ChainRecordReader(keyClass, valueClass, input, conf);    RecordWriter rw = new ChainRecordWriter(keyOutClass, valueOutClass, output,        conf);    MapRunner runner = new MapRunner(mappers.get(index), createMapContext(rr,        rw, context, getConf(index)), rr, rw);    threads.add(runner);  }

可以看出，ChainMapper实际上实现了一种多重Mapper，即multiple Mapper，它不再依托一个单独的Map Task，执行一种Map任务，而是依托多个Map Task，执行多种Map任务，所以，它肯定不适合Uber模式，因为Uber模式只限于Map、Reduce等各个任务的单线程串行执行。

ChainReducer也是如此，不再做特别的说明。