如何进行Fair Scheduler和Capacity Scheduler比较

# 如何进行Fair Scheduler和Capacity Scheduler比较

## 引言

在大数据处理框架Apache Hadoop中，资源调度器（Resource Scheduler）是YARN的核心组件之一，负责将集群资源分配给不同应用程序。Fair Scheduler和Capacity Scheduler是两种最主流的调度器实现，它们的设计理念和适用场景各有侧重。本文将从设计目标、核心机制、配置方式、性能表现等维度进行深度对比，并提供选型建议。

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## 一、设计理念与目标对比

### 1.1 Fair Scheduler（公平调度器）
- **核心理念**：动态平衡资源分配，确保所有应用程序在长期运行中获得公平的资源份额
- 关键特性：
  - 基于"公平共享"原则（Fair Sharing）
  - 支持资源池（Pool）划分
  - 自动调整资源分配权重
  - 最小资源保障（Min Share）机制
- 典型场景：多租户环境、短期交互式查询与长期批处理混合负载

### 1.2 Capacity Scheduler（容量调度器）
- **核心理念**：通过预分配资源队列实现可预测的资源分配
- 关键特性：
  - 基于队列的层级结构
  - 硬性资源容量保证
  - 严格的队列隔离
  - 支持ACL访问控制
- 典型场景：企业级生产环境、需要严格SLA保障的场景

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## 二、架构与核心机制对比

### 2.1 资源分配模型
| 维度                | Fair Scheduler                     | Capacity Scheduler               |
|---------------------|-----------------------------------|----------------------------------|
| 基本单元            | 动态资源池（Pool）                | 静态配置队列（Queue）            |
| 资源分配策略        | 基于权重动态调整                  | 固定容量+弹性容量                |
| 资源抢占            | 支持（可配置）                    | 有限支持（需显式开启）           |
| 延迟调度            | 支持                              | 不支持                          |

### 2.2 队列管理机制
**Fair Scheduler：**
- 采用树状Pool结构
- 支持运行时动态创建Pool
- 资源分配公式：

资源份额 = Pool权重 / 所有活跃Pool权重总和

**Capacity Scheduler：**
- 严格的层级队列结构
- 队列需预先静态配置
- 资源分配规则：

队列资源 = 预设容量 ± 弹性资源

### 2.3 重要配置参数对比
#### Fair Scheduler示例配置：
```xml
<allocations>
  <pool name="etl">
    <minResources>10000 mb,10vcores</minResources>
    <weight>2.0</weight>
  </pool>
</allocations>

Capacity Scheduler示例配置：

<configuration>
  <property>
    <name>yarn.scheduler.capacity.root.queues</name>
    <value>prod,dev</value>
  </property>
  <property>
    <name>yarn.scheduler.capacity.root.prod.capacity</name>
    <value>70</value>
  </property>
</configuration>

三、性能特征对比

3.1 资源利用率

• Fair Scheduler：

  • 平均利用率更高（可达85%+）
  • 自动平衡空闲资源分配
  • 适合负载波动大的场景

• Capacity Scheduler：

  • 基线利用率约70-80%
  • 存在固定容量浪费
  • 但保障关键任务资源

3.2 调度延迟

（单位：毫秒，测试环境：100节点集群）

数据说明：Capacity Scheduler因固定队列结构，调度决策更快速

四、高级功能对比

4.1 多租户支持

4.2 与生态组件集成

• Fair Scheduler：
  • 与Spark动态分配兼容性好
  • 适合Flink自适应调度
• Capacity Scheduler：
  • 与Hive LLAP深度集成
  • 企业级Kerberos支持更完善

五、生产环境选型指南

5.1 选择Fair Scheduler当：

• 工作负载变化频繁
• 需要最大化集群利用率
• 多类型应用混合部署（如交互式查询+批处理）
• 开发/测试环境

5.2 选择Capacity Scheduler当：

• 有严格SLA要求
• 需要资源隔离保障
• 企业多部门共享集群
• 生产关键业务系统

5.3 混合部署方案

部分企业采用分层调度策略：

           +----------------+
           | Global Cluster |
           +--------+-------+
                    |
         +----------+-----------+
         |                      |
+--------v------+     +---------v---------+
| Capacity      |     | Fair              |
| (生产关键业务)|     | (临时分析/测试)   |
+---------------+     +-------------------+

六、配置调优实践

6.1 Fair Scheduler调优要点

1. 合理设置minResources防止饿死
2. 调整weight参数平衡长期/短期作业
3. 配置抢占策略：

   
   <fairSharePreemptionTimeout>300</fairSharePreemptionTimeout>
   

6.2 Capacity Scheduler调优要点

1. 设置队列弹性容量：

   
   <property>
    <name>yarn.scheduler.capacity.root.dev.maximum-capacity</name>
    <value>50</value>
   </property>
   

2. 启用资源限制：

   
   <property>
    <name>yarn.scheduler.capacity.root.etl.user-limit-factor</name>
    <value>2</value>
   </property>
   

七、未来发展趋势

1. 统一调度器：YARN-2877项目尝试融合两者优点
2. 云原生适配：支持Kubernetes等新环境
3. 智能调度：结合机器学习预测资源需求

结论

Fair Scheduler和Capacity Scheduler各有其设计哲学和适用场景。理解它们的核心差异需要从资源分配模型、隔离级别、调度粒度等多个维度综合分析。实际选型时应结合业务需求、团队技术栈和运维能力进行决策，必要时可考虑混合部署方案。随着YARN的持续演进，两者功能边界正在逐渐模糊，但基础设计理念的差异仍将长期存在。

”`

注：本文约2500字，基于Hadoop 3.3.x版本特性编写。具体配置请根据实际环境调整。