Flink(三)运行架构

运行架构自己也是一知半解,请大家多多指教

一、 flink 运行时的组件

Flink 运行时架构主要包括四个不同的组件,它们会在运行流处理应用程序时协同工作:作业管理器(JobManager)、资源管理器(ResourceManager)、任务管理器(TaskManager),以及分发器(Dispatcher)。因为 Flink 是用 Java 和 Scala 实现的,所以所有组件都会运行在Java 虚拟机上。

  • 作业管理器(JobManager)

        控制一个应用程序执行的主进程,也就是说,每个应用程序都会被一个不同的JobManager 所控制执行。JobManager 会先接收到要执行的应用程序,这个应用程序会包括:作业图(JobGraph)、逻辑数据流图(logical dataflow graph)和打包了所有的类、库和其它资源的 JAR 包。JobManager 会把 JobGraph 转换成一个物理层面的数据流图,这个图被叫做“执行图”(ExecutionGraph),包含了所有可以并发执行的任务。JobManager 会向资源管理器(ResourceManager)请求执行任务必要的资源,也就是任务管理器(TaskManager)上的插槽(slot)。一旦它获取到了足够的资源,就会将执行图分发到真正运行它们的TaskManager 上。而在运行过程中,JobManager 会负责所有需要中央协调的操作,比如说检查点(checkpoints)的协调。

  • 资源管理器(ResourceManager)

         主要负责管理任务管理器(TaskManager)的插槽(slot),TaskManger 插槽是 Flink 中定义的处理资源单元。Flink 为不同的环境和资源管理工具提供了不同资源管理器,比如YARN、Mesos、K8s,以及 standalone 部署。当 JobManager 申请插槽资源时,ResourceManager会将有空闲插槽的 TaskManager 分配给 JobManager。如果 ResourceManager 没有足够的插槽来满足 JobManager 的请求,它还可以向资源提供平台发起会话,以提供启动 TaskManager进程的容器。另外,ResourceManager 还负责终止空闲的 TaskManager,释放计算资源。

  • 任务管理器(TaskManager)

        Flink 中的工作进程。通常在 Flink 中会有多个 TaskManager 运行,每一个 TaskManager都包含了一定数量的插槽(slots)。插槽的数量限制了 TaskManager 能够执行的任务数量。启动之后,TaskManager 会向资源管理器注册它的插槽;收到资源管理器的指令后,TaskManager 就会将一个或者多个插槽提供给 JobManager 调用。JobManager 就可以向插槽分配任务(tasks)来执行了。在执行过程中,一个 TaskManager 可以跟其它运行同一应用程序的 TaskManager 交换数据。

  • 分发器(Dispatcher)

       可以跨作业运行,它为应用提交提供了 REST 接口。当一个应用被提交执行时,分发器就会启动并将应用移交给一个JobManager。由于是 REST 接口,所以 Dispatcher 可以作为集群的一个 HTTP 接入点,这样就能够不受防火墙阻挡。Dispatcher 也会启动一个 Web UI,用来方便地展示和监控作业执行的信息。Dispatcher 在架构中可能并不是必需的,这取决于应用提交运行的方式。

二、任务提交流程

 

 

大家可以看到流程中需要请求slots,slots翻译成中文是插槽的意思,首先它是在我们conf/flink-conf.yaml 中进行配置

默认为1我这里修改为3,使TaskManager 具有的并发执行能力,简单来说就是提高效率

三、任务调度原理

 

客 户 端 不 是 运 行 时 和 程 序 执 行 的 一 部 分 , 但 它 用 于 准 备 并 发 送dataflow(JobGraph)给 Master(JobManager),然后,客户端断开连接或者维持连接以等待接收计算结果。当 Flink 集 群 启 动 后 , 首 先 会 启 动 一 个 JobManger 和 一 个 或 多 个 的TaskManager。由 Client 提交任务给  JobManager,JobManager  再调度任务到各个TaskManager 去执行,然后  TaskManager  将心跳和统计信息汇报给  JobManager。TaskManager 之间以流的形式进行数据的传输。上述三者均为独立的  JVM  进程。

Client 为提交 Job 的客户端,可以是运行在任何机器上(与 JobManager 环境连通即可)。提交 Job 后,Client 可以结束进程(Streaming 的任务),也可以不结束并等待结果返回。

JobManager 主要负责调度 Job 并协调 Task 做 checkpoint ,职责上很像Storm 的 Nimbus。从 Client 处接收到 Job 和 JAR 包等资源后,会生成优化后的执行计划,并以 Task 的单元调度到各个 TaskManager 去执行。

TaskManager 在启动的时候就设置好了槽位数(Slot),每个 slot 能启动一个Task, Task 为线程。从  JobManager  处接收需要部署的  Task,部署启动后,与自己的上游建立  Netty  连接,接收数据并处理。

 四、执行图

Flink 程序直接映射成的数据流图是 StreamGraph,也被称为逻辑流图,因为它们表示的是计算逻辑的高级视图。为了执行一个流处理程序,Flink 需要将逻辑流图转换为物理数据流图(也叫执行图),详细说明程序的执行方式。

Flink 中的执行图可以分成四层:StreamGraph -> JobGraph -> ExecutionGraph ->物理执行图。

StreamGraph:是根据用户通过 Stream API 编写的代码生成的最初的图。用来表示程序的拓扑结构。

JobGraph:StreamGraph 经过优化后生成了 JobGraph,提交给 JobManager 的数据结构。主要的优化为,将多个符合条件的节点 chain 在一起作为一个节点,这样可以减少数据在节点之间流动所需要的序列化/反序列化/传输消耗。

ExecutionGraph  JobManager 根 据 JobGraph 生 成 ExecutionGraph  ExecutionGraph 是 JobGraph 的并行化版本,是调度层最核心的数据结构。

物理执行图 JobManager  根据  ExecutionGraph    Job  进行调度后,在各个TaskManager 上部署  Task  后形成的“图”,并不是一个具体的数据结构。 

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