Flink技术内幕之作业调度

这篇文档简要描述了 Flink 怎样调度作业, 怎样在 JobManager 里描述和追踪作业状态

原文链接：https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.15/zh/docs/internals/job_scheduling/

调度

Flink 通过 Task Slots 来定义执行资源。每个 TaskManager 有一到多个 task slot，每个 task slot 可以运行一条由多个并行 task 组成的流水线。这样一条流水线由多个连续的 task 组成，比如并行度为 n 的 MapFunction 和并行度为 n 的 ReduceFunction。需要注意的是 Flink 经常并发执行连续的 task，不仅在流式作业中到处都是，在批量作业中也很常见。

下图很好的阐释了这一点，一个由数据源、MapFunction 和 ReduceFunction 组成的 Flink 作业，其中数据源和 MapFunction 的并行度为 4 ，ReduceFunction 的并行度为 3 。流水线由一系列的 Source – Map – Reduce 组成，运行在 2 个 TaskManager 组成的集群上，每个 TaskManager 包含 3 个 slot，整个作业的运行如下图所示。

Flink 内部通过 SlotSharingGroup 和 CoLocationGroup 来定义哪些 task 可以共享一个 slot，哪些 task 必须严格放到同一个 slot。

JobManager 数据结构

在作业执行期间，JobManager 会持续跟踪各个 task，决定何时调度下一个或一组 task，处理已完成的 task 或执行失败的情况。

JobManager 会接收到一个 JobGraph ，用来描述由多个算子顶点 ( JobVertex ) 组成的数据流图，以及中间结果数据 ( IntermediateDataSet )。每个算子都有自己的可配置属性，比如并行度和运行的代码。除此之外，JobGraph 还包含算子代码执行所必须的依赖库。

JobManager 会将 JobGraph 转换成 ExecutionGraph 。可以将 ExecutionGraph 理解为并行版本的 JobGraph，对于每一个顶点 JobVertex，它的每个并行子 task 都有一个 ExecutionVertex 。一个并行度为 100 的算子会有 1 个 JobVertex 和 100 个 ExecutionVertex。ExecutionVertex 会跟踪子 task 的执行状态。同一个 JobVertex 的所有 ExecutionVertex 都通过 ExecutionJobVertex 来持有，并跟踪整个算子的运行状态。ExecutionGraph 除了这些顶点，还包含中间数据结果和分片情况 IntermediateResult 和 IntermediateResultPartition 。前者跟踪中间结果的状态，后者跟踪每个分片的状态。

每个 ExecutionGraph 都有一个与之相关的作业状态信息，用来描述当前的作业执行状态。

Flink 作业刚开始会处于 created 状态，然后切换到 running 状态，当所有任务都执行完之后会切换到 finished 状态。如果遇到失败的话，作业首先切换到 failing 状态以便取消所有正在运行的 task。如果所有 job 节点都到达最终状态并且 job 无法重启，那么 job 进入 failed 状态。如果作业可以重启，那么就会进入到 restarting 状态，当作业彻底重启之后会进入到 created 状态。

如果用户取消了 job 话，它会进入到 cancelling 状态，并取消所有正在运行的 task。当所有正在运行的 task 进入到最终状态的时候，job 进入 cancelled 状态。

Finished、canceled 和 failed 会导致全局的终结状态，并且触发作业的清理。跟这些状态不同，suspended 状态只是一个局部的终结。局部的终结意味着作业的执行已经被对应的 JobManager 终结，但是集群中另外的 JobManager 依然可以从高可用存储里获取作业信息并重启。因此一个处于 suspended 状态的作业不会被彻底清理掉。

在整个 ExecutionGraph 执行期间，每个并行 task 都会经历多个阶段，从 created 状态到 finished 或 failed。下图展示了各种状态以及他们之间的转换关系。由于一个 task 可能会被执行多次(比如在异常恢复时)，ExecutionVertex 的执行是由 Execution 来跟踪的，每个 ExecutionVertex 会记录当前的执行，以及之前的执行。