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[笔记] Improving MapReduce Performance in Heterogeneous Environments

原文:Improving MapReduce Performance in Heterogeneous Environments

TL;DR

这篇文章讲的是如何优化Hadoop在异构环境下的任务调度性能。

任务调度的关键在于如何让长尾任务尽快完成。MapReduce会在最后阶段冗余运行长尾任务,Google的数据显示这么做能提升44%的任务响应速度。

Hadoop的调度策略是冗余运行最慢的任务,而这篇文章提出的LATE(Longest Approximate Time to End)策略则是找最可能最慢结束的任务。在异构环境下LATE可以让任务响应速度达到Hadoop原有策略的2倍。

Hadoop的探测运行机制

Hadoop会给每个任务打一个0-1的分。map任务的分数就是它读取的input file的比例。reduce任务的分数分为三部分:copy、sort、reduce,每部分占1/3,乘上各自完成比例,最后累加起来。

之后Hadoop会统计所有任务的平均分,小于这个平均分减一个阈值(默认0.2)的任务会被认为是慢任务,调度器同时最多探测运行一个慢任务。同构环境中任务通常是一波一波开始结束的,因此这种调度策略运行结果很好。

但它做了几个假设:

  1. 各节点执行速度差不多。
  2. 任务的分数随运行时间线性增长。
  3. 在空闲的节点上启动一个探测任务是没有开销的。
  4. 任务的分数就代表着它的完成度,尤其对于reduce任务,它的copy、sort、reduce三阶段工作量是相同的。
  5. 任务倾向于一波一波结束,因此分数低的任务很可能是慢任务。
  6. 同类型(map或reduce)的任务间工作量差不多。

异构环境下1和2不一定成立,即使是同构环境下3、4、5也不一定成立,还会拖慢Hadoop,Yahoo因此就在某些任务上关掉了探测执行。Facebook不对reduce任务启用探测执行。

3在资源共享情况下不成立,不同任务间可能竞争网络和磁盘,且如果同时有多个作业执行,作业之间也会有资源竞争。

4的问题是reduce任务的不同阶段工作量往往差别很大,典型的MapReduce任务的copy阶段工作量最大,因为它需要所有map任务的输出。可能出现的场景,30%的reduce任务完成了copy后迅速完成了后2阶段,分数从1/3直接变成了1,此时平均分是0.53,所有其它reduce任务都落后于平均分0.2,都变成了慢任务。实际场景中可以有80%的reduce任务被探测运行了。

5的问题是分数低的任务可能刚刚启动。

6取决于任务切分策略,理想情况下是的,但即使工作量分配不均匀,只要能找准慢任务,多探测运行几个慢任务也不坏。

最后,0.2的阈值意味着只要分数过了0.8的任务都不会被认为是慢任务。

异构环境

  1. 大型数据中心的机器难以保证配置相同(逐次更新换代)。
  2. 软硬件问题导致不同机器执行速度不同。
  3. 虚拟化。

LATE

LATE仍然统计各任务的分数,之后计算得到速度progress rate = progress score / T(T是任务已运行时间)和完成所需时间(1 - progress score) / progress rate

LATE还会统计各节点的分数(节点上所有运行过的任务的分数之和),从而找出慢节点,避免调度探测任务到这些慢节点上。

LATE有两个关键参数:

  • SpeculativeCap,同时最多有多少个探测任务运行。
  • SlowTaskThreshold,速度慢于此值的任务才是慢任务。

LATE会拒绝分配探测任务给慢节点,并在适当时候找出可能最晚结束的任务分配给快节点探测运行。

LATE分配探测的map任务时不考虑局部性,作者假设map阶段正常的任务都是读本地盘的,这些探测任务的网络竞争应该很小。

这种策略可能导致的一个问题:任务A的分数更高,但进入了运行较慢的阶段,任务B还没进入这个阶段,分数更低但速度更快,按前面的公式任务B会先执行完。但我们知道B到了下一阶段也会慢下来。这篇文章没有考虑解决这个问题。

想要解决这一问题可能需要历史统计数据。

反过来,如果后面阶段快于前面阶段则没有问题。