亚马逊AWS官方博客
Amazon EMR Managed Scaling 介绍——自动调整集群大小，高效节约运营成本
AWS正式发布Amazon EMR Managed Scaling——这是一项用于自动调整集群大小的新功能，能够以最低成本实现最佳性能。通过EMR Managed Scaling，您可以为集群指定最低与最高计算限制，并由Amazon EMR自动调整集群规模以实现最优性能与资源利用率。EMR Managed Scaling负责对集群上所运行工作负载的相关核心指标进行连续采样。目前，Amazon EMR 5.30.1以及更高版本*上的Apache Spark、Apache Hive以及基于YARN的工作负载皆可支持EMR Managed Scaling。
用例与收益
在EMR Managed Scaling发布之前，用户需要提前预测工作负载模式或根据对应用框架（例如Apache Spark或Apache Hive）的深入理解编写出自定义自动扩展规则。但工作负载预测以及编写自定义规则往往难度极大且容易出错。一旦对集群资源规划不当，配置过低可能破坏SLA或者影响业务性能，而配置过高则会导致资源利用率不足以及成本超支。
EMR Managed Scaling能够自动根据工作负载对集群资源进行规模伸缩，借此实现最佳性能与最低运营成本。大家无需预测工作负载模式或编写自定义逻辑，即可轻松建立起可扩展集群。EMR Managed Scaling能够持续监控工作负载中的各项关键指标，优化集群大小以实现最优资源利用率。Amazon EMR可以在峰值时段扩大集群规模，并在闲置期间无损收缩集群规模，从而降低成本、优化集群容量并保障最佳性能。只需数次单击，我们即可设置集群的计算上限，并将其余操作工作交由Amazon EMR负责。借助EMR Managed Scaling，Amazon EMR还能够以1分钟间隔发布高分辨率指标，帮助用户直观查看Amazon EMR Managed Scaling对于传入工作负载做出的反应。关于更多详细信息，请参阅了解EMR Managed Scaling指标。
为了举例说明，我们配置了一套EMR集群，其中启用EMR Managed Scaling并将节点数量区间设置为1到20个，每节点16 vCPU。我们每隔30分钟向该集群提交多项并行Spark作业（取自TPC-DS基准测试）。EMR集群全部使用默认设置，以下Amazon CloudWatch仪表板所示为EMR Managed Scaling如何根据集群当前负载调整集群大小、在峰值期间执行规模扩展并在闲置时段进行规模收缩。与固定大小的集群相比，在此用例中启用EMR Managed Scaling能够将运营成本降低60%。
EMR Managed Scaling vs. Auto Scaling
Amazon EMR提供两种集群扩展方式：大家可以使用Amazon EMR于2016年实现的Auto Scaling支持选项，也可以使用此次刚刚推出的EMR Managed Scaling。如果您运行的应用程序基于Apache Spark、Apache Hive或者YARN，而且希望获得全托管使用体验，我们建议您使用EMR Managed Scaling。如果需要根据自定义指标为运行在集群中的应用程序定义定制化规则，则适合使用Auto Scaling。下表总结了这两种方法之间的区别。
| EMR Managed Scaling | Auto Scaling | |
| 规模伸缩规则管理 | Amazon EMR托管算法将持续监控关键指标，优化集群大小以实现最佳资源利用率。 | 您可以选择自定义指标以应用其他更加灵活的规模伸缩规则。 |
| 支持的集群类型 | 实例组与实例队列 | 只支持实例组 |
| 配置粒度 | 集群层级的最低/最高限制 | 实例组层级的配置 |
| 最低Amazon EMR版本要求 | 5.30+ | 4.0+ |
| 用于支持规模伸缩决策的指标收集频率 | 每1到5秒收集一次 | 每5分钟收集一次 |
| 评估频率 | 每5到10秒一次 | 每5分钟一次 |
| 规模伸缩算法 | 无需配置。Amazon EMR遵循动态规模伸缩策略，可计算集群的实际资源需求，直接达到正确的伸缩规模，且同时支持规模扩展与规模收缩。Amazon EMR会自动检测是否需要规模伸缩，不存在特定的冷却周期。
|
Auto Scaling允许用户定义固定的实例数量，据此在符合条件时添加或删除实例。 |
| 规模伸缩间冷却周期 | 您可以定义连续规模伸缩之间的冷却周期。 | |
| 基于自定义指标进行规模伸缩 | 您可以定义应用程序或者基础设施指标。您也可以定义定制化规模伸缩操作与阈值。 |
EMR Managed Scaling现可支持EMR实例队列
竞价型实例属于AWS云中处于闲置状态的Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)容量，相较于常规按需实例，充分利用这部分资源可以为您节约高达90%的运营成本。当需要回收容量时，Amazon EC2会提前2分钟通知当前竞价实例即将中断。由于Spark及其他基于YARN的工作负载拥有容错性，因此使用竞价型实例通过Amazon EMR运行数据处理工作负载已经成为一类常见用例。关于更多详细信息，请参阅使用Amazon EC2竞价实例配合Amazon EMR运行Apache Spark应用程序的最佳实践。
EMR Managed Scaling还提供对Amazon EMR实例队列的支持。您可以在同一集群之内无缝扩展竞价型实例、按需实例以及由成本节约计划提供的部分实例。
如果竞价容量发生中断或者不再可用，跨多种实例家族与大小的各竞价容量池（包含当前可用区中的各种EC2实例类型）将及时跟进，尽可能减少工作负载受到的实际影响。我们将此称为竞价多元化。Amazon EMR允许用户配置实例队列以自动执行这项策略。如果大家正使用Amazon EMR运行大规模数据处理工作负载，且工作负载本身具有容错能力，则建议各位在任务队列中使用竞价实例、在核心队列（即不具备容错性的集群部分，例如Spark Driver或HDFS节点）中使用按需实例，在充分发挥竞价实例的成本优势的同时保障负载稳定性。
您也可以通过特定方式配置EMR Managed Scaling（详见后文中的「节点分配策略」部分），以确保EMR集群仅扩展竞价实例上的任务节点。在使用实例队列的情况下，我们可以为集群中的各按需实例与竞价实例指定目标容量。每个队列最多可以指定5种EC2实例类型，以供Amazon EMR在处理工作负载时使用。您还可以为不同的可用区选择多个子网。在集群启动时，Amazon EMR会执行实例置备，直到当前容量符合目标要求。当Amazon EMR启动集群时，它会跨各子网、可用区、实例家族与大小进行调配，保证以最低成本配置出中断风险最低的集群容量。使用EMR Managed Scaling，大家还可以调整实例队列的大小，并为各个实例队列设置按需与竞价容量上限。关于更多详细信息，请参阅配置实例队列。
配置EMR Managed Scaling
EMR Managed Scaling的配置过程非常简单。大家只需要启用 EMR Managed Scaling，而后为集群节点设置实例或者vCPU数量（在使用实例组的情况下）或者容量单位（在使用实例队列的情况下）的最低与最高限制即可。我们甚至可以在正在运行的集群上，以及在集群配置过程中启用EMR Managed Scaling。关于更多详细信息，请参阅在Amazon EMR中使用EMR Managed Scaling。
节点分配策略
通过EMR Managed Scaling，我们可以控制集群规模伸缩中的最低与最高容量限度。用于控制这些限度的参数包括：
- MinimumCapacityUnits – 集群大小的下限
- MaximumCapacityUnits – 集群大小的上限
- MaximumCoreCapacityUnits – 核心节点组的上限
- MaximumOnDemandCapacityUnits – 由按需市场提供的配置容量上限
后两项参数可以使大家选择使用按需或竞价市场上的容量扩展实例(MaximumOnDemandCapacityUnits )、或者选择扩展核心节点或任务节点(MaximumCoreCapacityUnits)。您可以使用这些参数在核心节点/任务节点以及按需实例/竞价实例之间分配容量。大家可以把这些参数简单理解成调节滑块，可以随意调上调下。
仅调整核心节点
在本用例中，我们的集群至少包含5个节点，最多则可包含100个节点。通过将最大核心节点容量设置为最大，并将最大按需节点数量设置为最大，我们就可以保证EMR Managed Scaling只调整核心节点且仅使用按需实例。下图所示，为此配置的基本架构。
仅调整任务节点（按需实例）
如果将最大核心节点数设定为最小值，即可仅调整任务实例的节点数。在这种用例中，集群仅调整任务节点，且仅使用按需实例。下图所示，为此配置的基本架构。
仅调整任务节点（竞价实例）
如果我们将按需容量的最大值设置为最低，则可调整集群所使用的竞价节点的最高与最低容量水平。由于最大核心节点数量即为集群的最低规模水平，因此规模伸缩将仅使用任务节点进行。下图所示，为此配置的基本架构。
最佳实践：使用按需实例调整核心节点，使用竞价实例调整任务节点
在这方面，最佳实践建议使用按需实例支持核心节点（因为其中包含HDFS），并使用竞价实例支持任务节点。由于核心节点中包含HDFS，因此一旦节点突然丢失，则可能影响作业性能甚至引发数据丢失。下图所示，为集群使用按需实例将核心节点扩展为最大核心容量，并使用竞价实例支持任务节点的基本架构。
总结
本文探讨了EMR Managed Scaling功能，它可以自动调整集群大小，借此以最低成本实现最佳性能。关于更多详细信息，请参阅在Amazon EMR中使用EMR Managed Scaling，或查看EMR Managed Scaling演示：
*我们在EMR 6.0上尚不支持EMR Managed Scaling，但相关支持将在6.1+版本中推出。