1. 引言
官方部署介绍：https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.14/zh/docs/deployment/overview/
Flink任务支持许多不同场景的部署，如部署作业任务至Standalone独立集群、Yarn或者K8S，部署流程如下：
根据部署流程图，可以知道有如下组件：Flink Client、JobManager、TaskManager等。
其流程简要描述：
- 1. 使用Flink Client客户端提交任务至JobManager（提交方式有很多种，如CMD、REST、SQL Client等）；
- 2. JobManager是Flink的工作中心，主要分配工作给TaskManager（JobManager的提交方式有多种，如Application、Per-Job、Session）；
- 3. TaskManager是Flink任务的执行者;
- 4. 其余组件都是可选的，如HA ServiceProvider主要做JobManager的故障转移、Resource Provider 即资源提供框架进行部署Kubernetes或YARN等。
2. Flink Client （任务提交客户端）
Flink Client:是Flink作业任务提交客户端，它主要将批处理或流处理应用程序编译为数据流图（JobGraph），然后提交给JobManager。
提交方式分为如下几种（点击即可查看详情）：
3. JobManager （任务协调者）
JobManager：是Flink的中心工作协调组件。它根据作业提交模式，并针对不同的资源管理程序（Resource Provider），实现不同的高可用性、资源分配行为。
JobManager 作业任务提交模式有如下:
- Application Mode
- Per-Job Mode
- Session Mode
3.1 Application Mode
Application Mode为每个提交的应用程序创建一个集群，注意应用程序的main()方法在JobManager上执行，这个过程包括本地下载应用程序的依赖项，执行main()来提取Flink运行时可以理解的应用程序的表示(即JobGraph)，并将依赖项和JobGraph发送到集群。
3.2 Per-Job Mode
在Per-Job模式下，集群管理器框架（例如YARN或Kubernetes）用于为每个提交的Job启动一个 Flink 集群。
Job完成后，集群将关闭，所有残留的资源（例如文件）也将被清除。此模式可以更好地隔离资源，因为行为异常的Job不会影响任何其他Job。另外，由于每个应用程序都有其自己的JobManager，因此它将记录的负载分散到多个实体中。
- 特点：每次递交作业都需要申请一次资源
- 优点：作业运行完成，资源会立刻被释放，不会一直占用系统资源
- 缺点：每次递交作业都需要申请资源，会影响执行效率，因为申请资源需要消耗时间
- 应用场景：适合作业比较少的场景、大作业的场景
3.3 Session Mode
Session 模式假定已经存在一个集群，并任何的提交的应用都在该集群里执行。
因此会导致资源的竞争，该模式的优势是你无需为每一个提交的任务花费精力去分解集群。但是，如果Job异常或是TaskManager 宕掉，那么该TaskManager运行的其他Job都会失败。除了影响到任务，也意味着潜在需要更多的恢复操作，重启所有的Job，会并发访问文件系统，会导致该文件系统对其他服务不可用。此外，单集群运行多个Job，意味着JobManager更大的负载。这种模式适合启动延迟非常重要的短期作业。
- 特点：需要事先申请资源，启动JobManager和TaskManger
- 优点：不需要每次递交作业申请资源，而是使用已经申请好的资源，从而提高执行效率
- 缺点：作业执行完成以后，资源不会被释放，因此一直会占用系统资源
应用场景：适合作业递交比较频繁的场景，小作业比较多的场景
3.4 小结
以下是根据个人理解的三种模式：
- Application 模式：提交的应用程序已经包含了Flink的环境（即Flink集群环境)，应用程序的main方法在JobManager上执行，过程包括本地下载应用程序的依赖项，main来提取Flink运行时可以理解的应用程序的表示(即JobGraph)，并将依赖项和JobGraph发送到集群。
- Per-Job模式：需要为每个提交的作业先创建好集群，它提供了更好的隔离保证，因为资源不会在作业之间共享，在这种情况下，集群的生命周期绑定到作业的生命周期。
- Session模式：先创建好集群，集群的生命周期独立于集群上运行的任何作业的生命周期，所有作业共享统一集群资源。
4. TaskManager（任务执行者）
TaskManager 是实际执行Flink作业的服务，本文不再详述。
5. Resource Provider（资源管理者）
前面讲到JobManager根据作业提交的情况，并根据不同的资源管理者来实现高可用性和资源分配。
资源管理程序有：
- Standalone
- Kubernetes
- YARN
5.1 Standalone（独立集群）
5.2 Kubernetes（k8s集群）
工作原理如下：
- 使用 Kubectl 或者 K8s 的 Dashboard 提交请求到 K8s Master；
- K8s Master 将创建 Flink Master Deployment、TaskManager Deployment、ConfigMap、SVC 的请求分发给 Slave 去创建这四个角色，创建完成后 Flink Master、TaskManager 启动；
- TaskManager 注册到 JobManager。在非 HA 的情况下，是通过内部 Service 注册到 JobManager，至此，Flink 的 Sesion Cluster 已经创建起来。此时就可以提交任务了；
- 在 Flink Cluster 上提交 Flink run 的命令，通过指定 Flink Master 的地址，将相应任务提交上来，用户的 Jar 和 JobGrapth 会在 Flink Client 生成，通过 SVC 传给 Dispatcher；
- Dispatcher 会发现有一个新的 Job 提交上来，这时会起一个新的 JobMaster，去运行这个 Job；
- JobMaster 会向 ResourceManager 申请资源，因为 Standalone 方式并不具备主动申请资源的能力，所以这个时候会直接返回，而且我们已经提前把 TaskManager 起好，并且已经注册回来；
- 这时 JobMaster 会把 Task 部署到相应的 TaskManager 上，整个任务运行的过程就完成。
5.3 YARN（yarn集群）
工作原理如下：
- Client上传jar包和配置文件到HDFS集群上；
- Client向Yarn ResourceManager提交任务并申请资源；
- ResourceManager分配Container资源并启动AppMaster；
- 然后AppMaster加载Flink的Jar包和配置构建环境，启动JobManager，JobManager和ApplicationMaster运行在同一个container上。
- 一旦它们被成功启动，AppMaster就知道JobManager的地址（AppMaster它自己所在的机器），它就会为TaskManager生成一个新的Flink配置文件（他们就可以连接到JobManager)，这个配置文件也被上传到HDFS上；
- 此外，AppMaster容器也提供了Flink的web服务接口，YARN所分配的所有端口都是临时端口，这允许用户并行执行多个Flink；
- ApplicationMaster向ResourceManager申请工作资源,NodeManager加载Flink的Jar包和配置构建环境并启动TaskManager；
- TaskManager启动后向JobManager发送心跳包，并等待JobManager向其分配任务。
6. 文末总结
从本文我们知道了Flink作业任务部署有几种模式，分别为：
- Application 模式
- Per-Job 模式
- Session模式
无论何种模式，都是提交到JobManager的，JobManager会把作业分发到不同的TaskManager，TaskManager为实际的工作者。
对于JobManager及TaskManager，又可以部署到不同的资源管理器中，如：
- Standlone 独立集群
- Yarn 资源管理器
- K8S 集群（本质也是资源管理器）
好了，本文就讲到这里，希望能帮助到大家，谢谢大家的阅读，本文完！
