【Flink系列十七】Flink On Yarn 的Classpath传递分析

一杯半盏2023-11-15 15:19

问题

flink-1.13.5 用户提交 FlinkSQL 作业，连接 Hive 时发现缺少 MRVersion 类的定义。

less 复制代码 
java.lang.NoClassDefFoundError: org/apache/hadoop/mapred/MRVersion
	at org.apache.hadoop.hive.shims.Hadoop23Shims.isMR2(Hadoop23Shims.java:932) ~[hive-exec-1.1.0-cdh5.12.1-slankka.jar:1.1.0-cdh5.12.1]
	at org.apache.hadoop.hive.shims.Hadoop23Shims.getHadoopConfNames(Hadoop23Shims.java:1003) ~[hive-exec-1.1.0-cdh5.12.1-slankka.jar:1.1.0-cdh5.12.1]
	at org.apache.hadoop.hive.conf.HiveConf$ConfVars.<clinit>(HiveConf.java:370) ~[hive-exec-1.1.0-cdh5.12.1-slankka.jar:1.1.0-cdh5.12.1]
	at org.apache.hadoop.hive.conf.HiveConf.<clinit>(HiveConf.java:108) ~[hive-exec-1.1.0-cdh5.12.1-slankka.jar:1.1.0-cdh5.12.1]
	at org.apache.flink.connectors.hive.util.HiveConfUtils.create(HiveConfUtils.java:38) ~[flink-connector-hive_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.connectors.hive.HiveTableMetaStoreFactory$HiveTableMetaStore.<init>(HiveTableMetaStoreFactory.java:72) ~[flink-connector-hive_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.connectors.hive.HiveTableMetaStoreFactory$HiveTableMetaStore.<init>(HiveTableMetaStoreFactory.java:64) ~[flink-connector-hive_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.connectors.hive.HiveTableMetaStoreFactory.createTableMetaStore(HiveTableMetaStoreFactory.java:61) ~[flink-connector-hive_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.connectors.hive.HiveTableMetaStoreFactory.createTableMetaStore(HiveTableMetaStoreFactory.java:43) ~[flink-connector-hive_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.table.filesystem.stream.PartitionCommitter.commitPartitions(PartitionCommitter.java:157) ~[flink-table-blink_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.table.filesystem.stream.PartitionCommitter.processElement(PartitionCommitter.java:143) ~[flink-table-blink_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.OneInputStreamTask$StreamTaskNetworkOutput.emitRecord(OneInputStreamTask.java:205) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.io.AbstractStreamTaskNetworkInput.processElement(AbstractStreamTaskNetworkInput.java:134) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.io.AbstractStreamTaskNetworkInput.emitNext(AbstractStreamTaskNetworkInput.java:105) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.io.StreamOneInputProcessor.processInput(StreamOneInputProcessor.java:66) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.StreamTask.processInput(StreamTask.java:423) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.mailbox.MailboxProcessor.runMailboxLoop(MailboxProcessor.java:204) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.StreamTask.runMailboxLoop(StreamTask.java:684) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.StreamTask.executeInvoke(StreamTask.java:639) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.StreamTask.runWithCleanUpOnFail(StreamTask.java:650) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.StreamTask.invoke(StreamTask.java:623) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.runtime.taskmanager.Task.doRun(Task.java:779) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at org.apache.flink.runtime.taskmanager.Task.run(Task.java:566) ~[flink-dist_2.11-1.13.5.jar:1.13.5]
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:745) ~[?:1.8.0_121]
Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: org.apache.hadoop.mapred.MRVersion
	at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:381) ~[?:1.8.0_121]
	at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424) ~[?:1.8.0_121]
	at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331) ~[?:1.8.0_121]
	at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357) ~[?:1.8.0_121]
	... 24 more

现象

org.apache.flink.client.cli.CliFrontend 打印的客户端日志中，缺少 hadoop-mapreduce部分的目录。

差异

客户端提供

ruby 复制代码 
[@/opt/cloudera/parcels/GPLEXTRAS/lib]# hadoop classpath | tr ':' '\n'
/etc/hadoop/conf
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/libexec/../../hadoop/lib/*
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/libexec/../../hadoop/.//*
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/libexec/../../hadoop-hdfs/./
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/libexec/../../hadoop-hdfs/lib/*
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/libexec/../../hadoop-hdfs/.//*
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/libexec/../../hadoop-yarn/lib/*
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/libexec/../../hadoop-yarn/.//*
/opt/cloudera/parcels/CDH/lib/hadoop-mapreduce/lib/*
/opt/cloudera/parcels/CDH/lib/hadoop-mapreduce/.//*
/opt/cloudera/parcels/GPLEXTRAS-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/lib/*

Application Master 端（注：AM启动时打印的日志片段）

bash 复制代码 
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop/lib/
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop-hdfs/
/opt/cloudera/parcels/CDH-5.12.1-1.cdh5.12.1.p0.3/lib/hadoop-yarn/
/opt/cloudera/parcels/GPLEXTRAS/lib/hadoop/lib/

唯独缺少

bash 复制代码 
/opt/cloudera/parcels/CDH/lib/hadoop-mapreduce/

分析

通过查找，下方两个jar均含有这个类

hadoop-core-2.6.0-mr1-cdh5.12.1.jar
hadoop-mapreduce-client-common-2.6.0-cdh5.12.1.jar

解决办法 很简单，就是放进lib内，也符合Flink官方文档。

然而笔者并不满足于这个简单的解决方案，脑中出现了些许疑问。

疑问

平台通过客户端设置 HADOOP_CLASSPATH 了

在bin/config.sh设置了INTERNAL_HADOOP_CLASSPATH=(`hadoop classpath`)

然而，Flink提交到Yarn后仍然出现问题。具体现象是：ApplicationMaster启动时，打印的Classpath却不包含平台的 /opt/cloudera/parcels/CDH/lib/hadoop-mapreduce。

分析1：是否是客户端环境所致？

在Flink客户端的提交日志中，配置日志级别，org.apache.flink.client.cli.CliFrontend 打印出了Classpath，且非常完整。

不成立。

分析2：是否是软链接目录所致？

在Flink客户端的提交日志 中，打印出了Classpath，包含了含有和不含有软链接的路径，且包含hadoop-mapreduce的Jar。而同时AM启动日志内没有hadoop-mapreduce的Jar，但有同时含有软链接形式的jar。

不成立。

分析3：是否是因为YARN的节点上缺少CDH的 hadoop-mapreduce有关jar包？

每一个机器都安装有完整的cloudera的发行版，Classpath完整。

不成立。

分析4：是否是因为hadoop classpath 和 hadoop classpath --glob的差异？

客户端日志本身打印了具体的jar路径，且Classpath非常完整，且包含hadoop-mapreduce的Jar。

不成立。

分析5：是否因为Yarn NodeManager 启动的时候采用了自身进程的Classpath，而忽略了客户端的Classpath？

阅读源码发现，客户端的Classpth是由 org.apache.flink.yarn.YarnClusterDescriptor 进行组装，排序，和上传的。

并且lib内的jar 一定会被上传到NodeManager上。

不成立。

分析6：受否因为yarn-site.xml覆盖了AM的Classpath

观察发现，以下客户端所在机器的yarn-site.xml配置完全符合AM启动过程中Classpath的打印的内容，且该配置同样缺少 hadoop-mapreduce的jar包，现象吻合。

bash 复制代码 
<property>
    <name>yarn.application.classpath</name>
<value>$HADOOP_CLIENT_CONF_DIR,$HADOOP_CONF_DIR,$HADOOP_COMMON_HOME/*,$HADOOP_COMMON_HOME/lib/*,$HADOOP_HDFS_HOME/*,$HADOOP_HDFS_HOME/lib/*,$HADOOP_YARN_HOME/*,$HADOOP_YARN_HOME/lib/*,/opt/cloudera/parcels/GPLEXTRAS/lib/hadoop/lib/*</value>
</property>

结论成立

依据

org.apache.flink.yarn.YarnClusterDescriptor.java based on Flink-1.13.5

org.apache.flink.yarn.Utils.java based on Flink-1.13.5

java 复制代码 
public static void setupYarnClassPath(Configuration conf, Map<String, String> appMasterEnv) {
        addToEnvironment(
                appMasterEnv, Environment.CLASSPATH.name(), appMasterEnv.get(ENV_FLINK_CLASSPATH));
        String[] applicationClassPathEntries =
                conf.getStrings(
                        YarnConfiguration.YARN_APPLICATION_CLASSPATH,
                        YarnConfiguration.DEFAULT_YARN_APPLICATION_CLASSPATH);
        for (String c : applicationClassPathEntries) {
            addToEnvironment(appMasterEnv, Environment.CLASSPATH.name(), c.trim());
        }
    }

Flink 将自身的 lib 、plugin 、用户 jar 等依赖加入 ENV_FLINK_CLASSPATH ，作为 Container 的一部分，紧接着将 yarn.application.classpath 放入 Yarn 应用的 Classpath 。

反思

Classpath是排序的吗？

是的，Flink 对用户 Classpath 和 System 的 Classpath 分别进行排序，默认按照 ORDER 策略，根据 jar 名称进行排序。

java 复制代码 
// normalize classpath by sorting
    Collections.sort(systemClassPaths);
    Collections.sort(userClassPaths);

    // classpath assembler
    StringBuilder classPathBuilder = new StringBuilder();
    if (userJarInclusion == YarnConfigOptions.UserJarInclusion.FIRST) {
        for (String userClassPath : userClassPaths) {
            classPathBuilder.append(userClassPath).append(File.pathSeparator);
        }
    }
    for (String classPath : systemClassPaths) {
        classPathBuilder.append(classPath).append(File.pathSeparator);
    }
    ...
    ...
   // set Flink app class path
   appMasterEnv.put(YarnConfigKeys.ENV_FLINK_CLASSPATH, classPathBuilder.toString());

注： 参见YarnConfigOptions.UserJarInclusion的文档^1^这个选项在后续的版本中改名。

结论

根据Flink官方文档描述，向Flink 提供Hadoop classpath 应当使用export HADOOP_CLASSPATH，并在每一个节点上配置，其次是在lib中提供。

进一步讲：

Flink 自身管理了lib和user的 jar，这无疑会影响Container的classpath，但与此同时，默认读取yarn-site.xml的 yarn.application.classpath，并不会读取环境变量HADOOP_CLASSPATH作为AM的 Classpath的一部分，因此出现不一致性。

lib可以影响Flink On Yarn的Classpath，但bin/config.sh内的shell变量无法影响。

此外，classpath的jar顺序也很重要，如果在前的，对于同一个JVM Classloader的同一个FQCN类，JVM先加载排在前面的，则不会加载后面的。如果存在相同FQCN的两个类，有bug的在后面，则前面的掩盖后面的BUG。如果第一个是有bug的，则不幸中招。

补充

类加载的机制只是理论，有关类加载的工程方面，还涉及Maven打包插件的细节，这里分享一篇深度文章：《安全同学讲Maven重打包的故事》^2^ 可通过过程细节加深对类加载顺序和类冲突的理解。

参考

Footnotes

  1. yarn.per-job-cluster.include-user-jar nightlies.apache.org/flink/flink... ↩

  2. 安全同学讲Maven重打包的故事 zhuanlan.zhihu.com/p/610374858... ↩

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