Flink部署模式剖析

部署模式,资源管理器支持和高可用

Posted by Haiming on April 14, 2021

集群的部署模式,主要是以下两种条件来将其分成三种类型:

  1. 集群的生命周期和资源隔离:
    1. 生命周期:也就是整个 Runtime 是否随着 job 的结束而销毁
    2. 资源隔离:多个 job 共享一个 jobManager 还是为每一个 job 提供一个 jobManager
  2. 根据程序的main()方法是在 client 上面执行还是在 jobManager 上面执行:
    1. 在 client 上面:由 client 来生成 jobGraph,并且传到 JobManager 上面去
    2. 在 jobManager上面:application mode,整个 application 的 main()在 cluster 上面运行,jar 包可以放在比如 hadoop 的地方,这样

Session 集群模式

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session 集群模式之中,整个 flink cluster 只有一个 JobManager,所有的 job 都先由对应的 client 进行解析生成 JobGraph 之后,和相关的depandency jar 一起再去提交到 JobManager 上面。整个 JobManager 不会受到不同的 Job 周期的影响。

注意其中的每一个 TaskManager 可以有不同的 job 在运行

优点:

  1. 运行的 taskManager 本身的资源是充分共享的,资源利用率可以提高
  2. Job 的管理是在 session 集群之中的,运维相对来说不是在resource management,比如 yarn 那边,所以更简单一些。

缺点:

  1. 既然共享,就会有资源隔离相对比较差的问题。
  2. 如果在非 native 模式下面进行部署,会在部署的时候就已经将 taskManager 固定好了,无法再进行资源的扩展。但是如果是native 模式下面进行部署,那么就没有这个问题。

Per-job 运行模式

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Per-job 模式下面就是对于每一个job,都临时创建 jobManager,启动 taskManager 和生成对应的 runtime。

优点:

既然彼此隔离,那么对于每个 job 的灵活度就更高,比如其中的 taskManager 之中的 slot 个数就可以随着 job 本身来进行定义。相对之下,就是 job 之间彼此的资源隔离非常充分。

缺点:

  1. JobManager 本身也需要消耗资源,为每一个 job 单独启动一个 JobManager,很大概率上面资源会被浪费。
  2. 彼此隔离,就只能将管理交给 Cluster Management。相对就会提高管理的难度。

Application mode

为什么要将 Jar 的解析从 client 转到 cluster?

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Session 和 per-job 模式下面,都是先将对应的 jar 在 client 进行解析,然后提交到 JobManager 上面。

生成 JobGraph 的过程很消耗 CPU 资源,而且在多个 JAR 进行排队提交的时候,有可能会造成 blocking(排队等待解析和上传 dependency JAR)。dependency jar 也可能很大,造成 cluster 和 client 之间的网络堵塞。所以就有一种想法——为什么不把这些交给 JobManager?

Application mode

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在这个 mode 下面,client 只是负责命令和接收结果,从解析过程开始之后就是放在 JobManager 上面运行。可以自己去指定划分 application,每一个 application 之中都有很多 job。dependency jar 可以由 jobManager 上传到 hdfs(yarn mode),或者是打包镜像(k8s mode)。

Native 集群部署

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在部署的时候只是生成并且启动 JobManager 实例,不启动 taskManager。当 job进来的时候,再去对应的申请 taskManager 并且相应的分配其中的 slot。

Standalone 部署

standalone 部署分为两种,一种 standalone 集群部署,一种 standalone单机部署。

standalone 集群

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  1. 虽说是 standalone,但是也是集群模式,只是其部署是直接在物理主机上面。
  2. 依赖 JDK,需要在每一台机器上面都有对应的 JDK,目前支持的是 Java8和 Java11
  3. 只支持 session 模式提交(个人推测是因为资源隔离在 standalone 模式下面意义不大,所以不如就一个 jobManager 算了)
  4. 支持高可用,是通过 standby master process 来实现的,如果当前的 flink master process 挂掉那么就换成 standby 的。

standalone 单机部署

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都单机了还要啥高可用啊……肯定不支持了。

Yarn 集群架构原理

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之前自己有疑问,为什么在 node manager 看起来既是 application master 又是 resource manager的 slave 呢?

问了柳源哥之后才明白:

两套是两个层面:

  1. resource manager 和 node manager 层面,这一套是资源角度进行分配的,也就是只要集群启动之后,他们就会启动。
  2. application master 和 container 两者是在应用层面的,逻辑是当 application 到来的时候,会启动一个 application master(实际上也是在一个 container 里面启动),然后 application master 向 resource manager 申请资源,再去对应分配的 node manager 上面真正索取对应的 container。

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在 session 模式下面,job 是先通过 dispatcher 来进行分配到 jobmanager 上面的。

我们之前有看到过 session 模式下面只有一个 jobManager 进行 jar 包的分配,但是实际上对于这种 flink on yarn 的部署,还是会启动多个 jobManager 来进行对应的处理,每一个 jobManager 单独去管理某些 taskManager,这也是负载均衡的一种体现。

如果是 native 模式,那么也可以在一开始只启动对应的 jobManager,之后再去按照需求来申请资源,这个过程也可以实现动态分配。

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相对于上面的 session 模式,不是省略了 dispatcher,而是独享了 dispatcher。

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优势:

除了和现有的资源管理栈相匹配之外,yarn 本身拥有 failover 机制,那么就能保证 jobManager 和 TaskManager 的异常恢复。

劣势:

  1. 资源隔离和运行干扰问题:yarn 对网络资源隔离做的不是很好,如果在半夜需要去做一个 batch job 的运行,可能会非常耗费网络资源,那么同时7*24的 streaming job 就可能会有网络堵塞。

Flink 高可用

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flink 的高可用,是借助 zookeeper 来进行相关操作的。

所谓的高可用,就是在每一次任务开始之前,先写一个当前状态;同时在任务进行操作的过程之中也实时写入状态。

  1. 当一个 jobGraph 进来的时候,JobManager 先将其变成 executionGraph 并且持久化,再去进行分发操作
  2. 在 taskManager 执行 task 的过程之中,需要去告知 JobManager 当前的 checkpoint,JobManager 再去将对应的 checkpoint 统一收集一批起来进行持久化。

全程的持久化都是 JobManager 和 zooKeeper 集群通信,taskManager 本身不涉及和 zk 集群通信。