Flink快速了解（5）——Job&&Task&&Subtask&&SlotSharing

本文讲一些比较八股的概念性东西，不是特别实用，但对于理解任务的运行非常有帮助。先做个自我检测：你知道Flink的Job指什么吗？Task呢？Subtask呢？这些和JVM Thread的对应关系是什么？你能估计出你的应用跑起来以后大概会产生多少个Thread吗？你知道你的应用需要多少个Slot吗？OK，如果你都清楚了，那Ctrl/Command+w吧...。如果还有些疑问，可以继续往下看。

注意：本文的“任务”一词是个通用概念，不代表Task。

Job && Task && Subtask

Job最容易理解，一个Job代表一个可以独立提交的大任务，可以认为一个execute或者executeAsync就产生一个Job，我们向JobManager提交任务的时候就是以Job为单位的，只不过一份代码里面可以包含多个Job。比如SocketWordCount就是一个Job。

至于Task和Subtask看下面我画的图：

图说明如下：

• 图中每个圆代表一个Operator，每个虚线圆角框代表一个Task，每个虚线方框代表一个Subtask，其中的p表示并行度。
• 最上面是StreamGraph，是没有经过任何优化的时候，可以看到包含4个Operator/Task：Task A1、Task A2、Task B、Task C。
• StreamGraph经过Operator Chain之后，Task A1和Task A2两个Task合并成了一个新的Task A（同时也可以认为合并产生了一个新的Operator），得到了中间的JobGraph。
• 然后以并行度为2（需要2个slot）执行的时候，Task A产生了2个Subtask，分别占用了Thread #1和Thread #2两个线程；Task B产生了2个Subtask，分别占用了Thread #3和Thread #3两个线程；Task C产生了1个Subtask，占用了Thread5.

应该非常清楚了，下面总结一下结论：

1. Task是逻辑概念，一个Operator就代表一个Task（多个Operator被chain之后产生的新Operator算一个新的Operator）；
2. 真正运行的时候，Task会按照并行度分成多个Subtask，Subtask是执行/调度的基本单元；
3. 每个Subtask需要一个线程来执行。

好了，理解了这些概念，评估一个应用大概会产生多少个线程的时候（不考虑一些框架自身的线程）根据JobGraph就可以大概计算出来了：

n∑i=1operatorn∗parallelismn

即累加所有Operator和它的并行度的乘积。

还没完，再讲一下Slot Sharing。

Slot Sharing

架构部分讲了TaskManager是真正干活的，启动的时候会将自己的资源以Slot的方式注册到ResourceManager，然后JobMaster从ResourceManager处申请到Slot资源之后将自己优化过后的任务调度到这些Slot上面去运行，在整个过程中Subtask是调度的基本单元，Slot则是资源分配的基本单元。需要注意的是目前Slot只隔离内存，不隔离CPU。

为了高效的使用资源，Flink默认允许同一个Job中不同Task的Subtask运行在一个Slot中，这就是SlotSharing。注意一下描述中的几个关键条件：

1. 必须是同一个Job。这个很好理解，slot是给Job分配的资源，目的就是隔离各个Job，如果跨Job共享，但隔离就失效了；
2. 必须是不同Task的Subtask。这样是为了更好的资源均衡和利用。一个计算流中（pipeline），每个Subtask的资源消耗肯定是不一样的，如果都均分slot，那必然有些资源利用率高，有些低。限制不同Task的Subtask共享可以尽量让资源占用高的和资源占用低的放一起，而不是把多个高的或多个低的放一起。比如一个计算流中，source和sink一般都是IO操作，特别是source，一般都是网络读，相比于中间的计算Operator，资源消耗并不大。
3. 默认是允许sharing的，也就是你也可以关闭这个特性。

下面看下官方的两个图：

6个Slot，5个Subtask，并行度为2：

此时Subtask少于Slot个数，所以每个Subtask独占一个Slot，没有SlotSharing。把并行度改为6：

此时，Subtask的个数多于Slot了，所以出现了SlotSharing，一个Slot中分配了多个Subtask，特别是最左边的Slot中跑了一个完整的Pipeline。SlotSharing除了提高了资源利用率，还简化了并行度和Slot之间的关系——一个Job运行需要的Slot个数就是其中并行度最高的那个Task的并行度：

Job需要的Slot个数=max(parallelismtask1,parallelismtask2,...,parallelismtaskn)

掌握了这些八股知识，就能更好的评估资源了。

Reference：

• Flink Documentation: Flink Architecture