1.1 YARN 基本架構
YARN是Hadoop 2.0中的資源管理系統，它的基本設計思想是將MRv1中的JobTracker拆分成了兩個獨立的服務：一個全局的資源管理器ResourceManager和每個應用程序特有的ApplicationMaster。
其中ResourceManager負責整個系統的資源管理和分配，而ApplicationMaster負責單個應用程序的管理。
1.2 YARN基本組成結構
YARN總體上仍然是Master/Slave結構，在整個資源管理框架中，ResourceManager爲Master，NodeManager爲Slave，ResourceManager負責對各個NodeManager上的資源進行統一管理和調度。當用戶提交一個應用程序時，需要提供一個用以跟蹤和管理這個程序的ApplicationMaster，它負責向ResourceManager申請資源，並要求NodeManger啓動可以佔用一定資源的任務。由於不同的ApplicationMaster被分佈到不同的節點上，因此它們之間不會相互影響。在本小節中，我們將對YARN的基本組成結構進行介紹。
圖2-9描述了YARN的基本組成結構，YARN主要由ResourceManager、NodeManager、ApplicationMaster（圖中給出了MapReduce和MPI兩種計算框架的ApplicationMaster，分別爲MR AppMstr和MPI AppMstr）和Container等幾個組件構成。
1.ResourceManager（RM）
RM是一個全局的資源管理器，負責整個系統的資源管理和分配。它主要由兩個組件構成：調度器（Scheduler）和應用程序管理器（Applications Manager，ASM）。
（1）調度器
調度器根據容量、隊列等限制條件（如每個隊列分配一定的資源，最多執行一定數量的作業等），將系統中的資源分配給各個正在運行的應用程序。
需要注意的是，該調度器是一個“純調度器”，它不再從事任何與具體應用程序相關的工作，比如不負責監控或者跟蹤應用的執行狀態等，也不負責重新啓動因應用執行失敗或者硬件故障而產生的失敗任務，這些均交由應用程序相關的ApplicationMaster完成。調度器僅根據各個應用程序的資源需求進行資源分配，而資源分配單位用一個抽象概念“資源容器”（Resource Container，簡稱Container）表示，Container是一個動態資源分配單位，它將內存、CPU、磁盤、網絡等資源封裝在一起，從而限定每個任務使用的資源量。此外，該調度器是一個可插拔的組件，用戶可根據自己的需要設計新的調度器，YARN提供了多種直接可用的調度器，比如Fair Scheduler和Capacity Scheduler等。
（2） 應用程序管理器
應用程序管理器負責管理整個系統中所有應用程序，包括應用程序提交、與調度器協商資源以啓動ApplicationMaster、監控ApplicationMaster運行狀態並在失敗時重新啓動它等。
2. ApplicationMaster（AM）
用戶提交的每個應用程序均包含1個AM，主要功能包括：
與RM調度器協商以獲取資源（用Container表示）；
將得到的任務進一步分配給內部的任務；
與NM通信以啓動/停止任務；
監控所有任務運行狀態，並在任務運行失敗時重新爲任務申請資源以重啓任務。
當前YARN自帶了兩個AM實現，一個是用於演示AM編寫方法的實例程序distributedshell，它可以申請一定數目的Container以並行運行一個Shell命令或者Shell腳本；另一個是運行MapReduce應用程序的AM—MRAppMaster，我們將在第8章對其進行介紹。此外，一些其他的計算框架對應的AM正在開發中，比如Open MPI、Spark等。
3. NodeManager（NM）NM是每個節點上的資源和任務管理器，一方面，它會定時地向RM彙報本節點上的資源使用情況和各個Container的運行狀態；另一方面，它接收並處理來自AM的Container啓動/停止等各種請求。
4. Container
Container是YARN中的資源抽象，它封裝了某個節點上的多維度資源，如內存、CPU、磁盤、網絡等，當AM向RM申請資源時，RM爲AM返回的資源便是用Container表示的。YARN會爲每個任務分配一個Container，且該任務只能使用該Container中描述的資源。
需要注意的是，Container不同於MRv1中的slot，它是一個動態資源劃分單位，是根據應用程序的需求動態生成的。截至本書完成時，YARN僅支持CPU和內存兩種資源，且使用了輕量級資源隔離機制Cgroups進行資源隔離。
1.3 YARN工作流程
當用戶向YARN中提交一個應用程序後，YARN將分兩個階段運行該應用程序：
第一個階段是啓動ApplicationMaster；
第二個階段是由ApplicationMaster創建應用程序，爲它申請資源，並監控它的整個運行過程，直到運行完成。
如圖2-11所示，YARN的工作流程分爲以下幾個步驟：
步驟1 用戶向YARN中提交應用程序，其中包括ApplicationMaster程序、啓動ApplicationMaster的命令、用戶程序等。
步驟2 ResourceManager爲該應用程序分配第一個Container，並與對應的Node-Manager通信，要求它在這個Container中啓動應用程序的ApplicationMaster。
步驟3 ApplicationMaster首先向ResourceManager註冊，這樣用戶可以直接通過ResourceManager查看應用程序的運行狀態，然後它將爲各個任務申請資源，並監控它的運行狀態，直到運行結束，即重複步驟4~7。
步驟4 ApplicationMaster採用輪詢的方式通過RPC協議向ResourceManager申請和領取資源。
步驟5 一旦ApplicationMaster申請到資源後，便與對應的NodeManager通信，要求它啓動任務。
步驟6 NodeManager爲任務設置好運行環境（包括環境變量、JAR包、二進制程序等）後，將任務啓動命令寫到一個腳本中，並通過運行該腳本啓動任務。
步驟7 各個任務通過某個RPC協議向ApplicationMaster彙報自己的狀態和進度，以讓ApplicationMaster隨時掌握各個任務的運行狀態，從而可以在任務失敗時重新啓動任務。
在應用程序運行過程中，用戶可隨時通過RPC向ApplicationMaster查詢應用程序的當前運行狀態。
步驟8 應用程序運行完成後，ApplicationMaster向ResourceManager註銷並關閉自己。
1.4 多角度理解YARN
可將YARN看做一個雲操作系統，它負責爲應用程序啓動ApplicationMaster（相當於主線程），然後再由ApplicationMaster負責數據切分、任務分配、啓動和監控等工作，而由ApplicationMaster啓動的各個Task（相當於子線程）僅負責自己的計算任務。當所有任務計算完成後，ApplicationMaster認爲應用程序運行完成，然後退出。
