TaskTracker学习笔记

转自：http://blog.****.net/androidlushangderen/article/details/41477061

上次分析完JobTracker通过TaskScheduler如何把作业分配给TaskTracker，这次把目光移动到TaskTracker上面。TaskTracker在这里其实是一个slave的从属关系。我在后面的分析会通过TaskTracker的执行流程，主要讲他的2个过程的分析1.作业启动执行2.与JobTracker的heatbeat的过程。2个过程都是非常的典型。

与JobTracker一样，TaskTracker也是作为一项服务所运行的，他也有自己的main函数入口。下面是一张全局的TaskTracker执行过程流程图：

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jvmManager负责为每个Task分配一个java虚拟机环境让其执行，避免任务之间的干扰，TaskMemoryManager负责任务内存的监控，对于某些任务恶意消耗资源内存，会给予杀死此任务的处理。

1.TaskTracker任务启动

下面从main函数的入口开始分析一下TaskTracker的执行流程：

/**
* Start the TaskTracker, point toward the indicated JobTracker
* taskTracker同样也是一个服务程序，main函数开始执行
*/
public static void main(String argv[]) throws Exception {
StringUtils.startupShutdownMessage(TaskTracker.class, argv, LOG);
if (argv.length != 0) {
System.out.println("usage: TaskTracker");
System.exit(-1);
}
try {
//初始化作业配置
JobConf conf=new JobConf();
// enable the server to track time spent waiting on locks
ReflectionUtils.setContentionTracing
(conf.getBoolean("tasktracker.contention.tracking", false));
//初始化度量统计系统
DefaultMetricsSystem.initialize("TaskTracker");
//根据作业配置初始化TaskTracker
TaskTracker tt = new TaskTracker(conf);
//注册MBean,方便外界工具检测TaskTracker的状态
MBeans.register("TaskTracker", "TaskTrackerInfo", tt);
//执行TaskTracker服务主程序
tt.run();
} catch (Throwable e) {
LOG.error("Can not start task tracker because "+
StringUtils.stringifyException(e));
System.exit(-1);
}
}

让后我们进入其中的执行主程序tt.run():

/**
* The server retry loop.
* This while-loop attempts to connect to the JobTracker. It only
* loops when the old TaskTracker has gone bad (its state is
* stale somehow) and we need to reinitialize everything.
*/
public void run() {
try {
getUserLogManager().start();
//开启CleanUp清理线程
startCleanupThreads();
boolean denied = false;
while (running && !shuttingDown && !denied) {
boolean staleState = false;
try {
// This while-loop attempts reconnects if we get network errors
while (running && !staleState && !shuttingDown && !denied) {
try {
//offerService()执行了核心的启动操作
State osState = offerService();
if (osState == State.STALE) {
staleState = true;
} else if (osState == State.DENIED) {
denied = true;
}
......

我们可以看到，这里通过while操作，循环进行服务操作，如果拒绝服务，则会shutdown中断服务，服务的主要操作又在offerService方法中：

/**
* Main service loop. Will stay in this loop forever.
* 主要的循环服务操作
*/
State offerService() throws Exception {
.....
// Send the heartbeat and process the jobtracker's directives
//发送给JobTracker心跳包
HeartbeatResponse heartbeatResponse = transmitHeartBeat(now);
// Note the time when the heartbeat returned, use this to decide when to send the
// next heartbeat
lastHeartbeat = System.currentTimeMillis();
....
//在这里获取了心跳回应中的action命令
TaskTrackerAction[] actions = heartbeatResponse.getActions();
if(LOG.isDebugEnabled()) {
LOG.debug("Got heartbeatResponse from JobTracker with responseId: " +
heartbeatResponse.getResponseId() + " and " +
((actions != null) ? actions.length : 0) + " actions");
}
if (reinitTaskTracker(actions)) {
return State.STALE;
}
// resetting heartbeat interval from the response.
heartbeatInterval = heartbeatResponse.getHeartbeatInterval();
justStarted = false;
justInited = false;
if (actions != null){
for(TaskTrackerAction action: actions) {
if (action instanceof LaunchTaskAction) {
//如果是执行Task任务指令，执行添加任务到任务队列中
addToTaskQueue((LaunchTaskAction)action);
} else if (action instanceof CommitTaskAction) {
//如果是提交任务的指令，则执行后面的操作
CommitTaskAction commitAction = (CommitTaskAction)action;
if (!commitResponses.contains(commitAction.getTaskID())) {
LOG.info("Received commit task action for " +
commitAction.getTaskID());
commitResponses.add(commitAction.getTaskID());
}
} else {
//其他的指令一律添加到tasksToCleanup队列中等待被处理
tasksToCleanup.put(action);
}
}
}
.....

在这里我省略了比较多的代码，把执行任务相关的核心操作保留了，在这里就开始执行了后面的和Task相关的很多操作了，当然这些任务都是通过收到JobTracker的心跳包Response来获得的，在通过获取里面的TaskTrackerAction命令来判断执行的。TaskTrackerAction里面包含了1枚举类，包括了以下的相关指令:

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具体什么意思，看上面的英文解释就能理解了吧，上面代表了6种命令操作，我们侧重看第一个launch_task的命令执行，在上面的判断执行方法是addToTaskQueue();方法:

private void addToTaskQueue(LaunchTaskAction action) {
//任务类型加入到任务待执行的容器中
if (action.getTask().isMapTask()) {
mapLauncher.addToTaskQueue(action);
} else {
reduceLauncher.addToTaskQueue(action);
}
}

这里的mapLauncher,reduceLauncher的类型是TaskLauncher，他是一个线程类：

class TaskLauncher extends Thread {
private IntWritable numFreeSlots;
private final int maxSlots;
private List<TaskInProgress> tasksToLaunch;
....

也就是说，待执行的map，Reduce任务都是添加到taskToLauch中的，

public void addToTaskQueue(LaunchTaskAction action) {
//新建1个TIP，并加入tasksToLaunch列表
synchronized (tasksToLaunch) {
TaskInProgress tip = registerTask(action, this);
tasksToLaunch.add(tip);
//唤醒所有被tasksToLaunch wait的操作，说明此时有新的任务了
tasksToLaunch.notifyAll();
}
}

加入之后唤醒相应的操作，这个就很好理解了，一定是在empty的时候被阻塞住了，

public void run() {
while (!Thread.interrupted()) {
try {
TaskInProgress tip;
Task task;
synchronized (tasksToLaunch) {
while (tasksToLaunch.isEmpty()) {
tasksToLaunch.wait();
}
//get the TIP
tip = tasksToLaunch.remove(0);
task = tip.getTask();
LOG.info("Trying to launch : " + tip.getTask().getTaskID() +
" which needs " + task.getNumSlotsRequired() + " slots");
}
//wait for free slots to run
.....
//got a free slot. launch the task
startNewTask(tip);

到了startNewTask就是开始所谓的任务了。到此为止，TaskTracker的任务执行这条路，我们算彻底打通了，相关时序图如下：

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2.Heateat过程

下面我们看另外一个流程，心跳机制。此过程的实现同样的主要是在offerService的循环操作中。首先第一步，判断是否到了发送心跳包的时间，因为心跳包是隔周期性的时间发送的，所以这里必须会进行判读：

/**
* Main service loop. Will stay in this loop forever.
* 主要的循环服务操作
*/
State offerService() throws Exception {
long lastHeartbeat = System.currentTimeMillis();
while (running && !shuttingDown) {
try {
long now = System.currentTimeMillis();
// accelerate to account for multiple finished tasks up-front
//判断上次心跳的时间+心跳等待时间是否已经到了当前时间，如果到了可以发送新的心跳包
long remaining =
(lastHeartbeat + getHeartbeatInterval(finishedCount.get())) - now;
//如果还没到，时间有剩余，则要强行等待剩余的时间
while (remaining > 0) {
// sleeps for the wait time or
// until there are *enough* empty slots to schedule tasks
synchronized (finishedCount) {
finishedCount.wait(remaining);
// Recompute
now = System.currentTimeMillis();
remaining =
(lastHeartbeat + getHeartbeatInterval(finishedCount.get())) - now;
if (remaining <= 0) {
// Reset count
finishedCount.set(0);
break;
}
}
}
.....

假设已经到达了发送时间了，会执行后面的操作，检测版本号，TaskTracker和JobTracker的版本号必须一致:

.....
// If the TaskTracker is just starting up:
// 1. Verify the buildVersion
// 2. Get the system directory & filesystem
if(justInited) {
//验证版本号，如果版本号不对，则返回拒绝状态
String jobTrackerBV = jobClient.getBuildVersion();
if(!VersionInfo.getBuildVersion().equals(jobTrackerBV)) {
String msg = "Shutting down. Incompatible buildVersion." +
"\nJobTracker's: " + jobTrackerBV +
"\nTaskTracker's: "+ VersionInfo.getBuildVersion();
LOG.error(msg);
try {
jobClient.reportTaskTrackerError(taskTrackerName, null, msg);
} catch(Exception e ) {
LOG.info("Problem reporting to jobtracker: " + e);
}
return State.DENIED;
}

如果通过上述2个验证，基本上就达到了发送的条件了，下面就准备发送操作了:

// Send the heartbeat and process the jobtracker's directives
//发送给JobTracker心跳包
HeartbeatResponse heartbeatResponse = transmitHeartBeat(now);

就是在上面这个方法中实现了发送的操作，此方法的返回值是JobTracker的心跳回复包，里面就包含着刚刚的TaskTrackerAction命令信息。我们进入transmitHeartBeat。之前分析过，心跳机制的有1个主要的作用就是汇报TaskTracker的资源使用情况和作业执行情况给JobTracker节点。以此可以让主节点可以进行资源调配。所以在上面的这个方法必不可少的操作是构建TaskTracker的Status状态信息。这个类包含的信息还比较多。下面是主要的此类的关系结构:

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里面2大包含类ResourceStatus(TaskTracker资源使用情况)，TaskTrackerHealthStatus(TaskTracker节点健康状况)。首先当然是新建一个Status了:

/**
* Build and transmit the heart beat to the JobTracker
* 将TaskTracker自身的状态信息发送给JobTracker，并获得一个心跳包的回应
* @param now current time
* @return false if the tracker was unknown
* @throws IOException
*/
HeartbeatResponse transmitHeartBeat(long now) throws IOException {
....
//
// Check if the last heartbeat got through...
// if so then build the heartbeat information for the JobTracker;
// else resend the previous status information.
//
if (status == null) {
synchronized (this) {
status = new TaskTrackerStatus(taskTrackerName, localHostname,
httpPort,
cloneAndResetRunningTaskStatuses(
sendCounters),
failures,
maxMapSlots,
maxReduceSlots);
}

后面就是各种获取节点CPU，内存等基本信息，这里就不列举了，不过这里提一点，对于TaskTracker是否还能运行任务，在这里是通过TaskTracker是否达到了它的maxSlot上限作为1个标准。一般1个Reduce Task占据1个slot单元，1个Map Task同样占据1个Slot单元，如果1个TaskTracker结点拥有好多slot单元，那么他就可以运行很多Task。

//
// Check if we should ask for a new Task
// 检测TaskTracker是否需要一个新 Task任务
//
boolean askForNewTask;
long localMinSpaceStart;
synchronized (this) {
//通过判断当前所占据的slots数量是否已经达到最大slot的数量作为标准
askForNewTask =
((status.countOccupiedMapSlots() < maxMapSlots ||
status.countOccupiedReduceSlots() < maxReduceSlots) &&
acceptNewTasks);
localMinSpaceStart = minSpaceStart;
}

askForNewTask布尔类型就代表TaskTracker是否还能运行新的任务，封装好了这些Status信息之后，就要执行关键的发送步骤了:

//
// Xmit the heartbeat
// 通过JobClient发送给JobTracker,并获得1个回复
//
HeartbeatResponse heartbeatResponse = jobClient.heartbeat(status,
justStarted,
justInited,
askForNewTask,
heartbeatResponseId);

是通过JobClient的方法发送的。得到的heartbeatResponse返回结果就是JobTracker结果了。至于里面JobClient具体怎么发送就不是本次分析的重点了，HeartBeat也分析完毕。同样看一下流程图:

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总结

2个过程都是在offerService核心服务程序中执行的。了解完JobTracker和TaskTracker的工作原理，在聊了具体Task任务的执行的5个阶段，从微观Task细节的执行到宏观上作业调度的原理分析理解，的确对MapReduce计算模型的理解上升了许多的层次。

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