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架构

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标签

Container 23

Concurrency 14

Life 41

Tool 8

Algorithm 8

JVM 10

Go 21

Kubernetes 65

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Other 5

Network 15

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Java 20

Spring 17

Netty 10

Storage 24

Distribute 9

MQ 8

WEB 5

Linux 11

Scala 1

Code 9

MachineLearning 74

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Practice 16

RPC 6

Compute 11

Architecture 20

DDD 6

Reactive 5

Basic 13

Product 3

Monitor 7

CPP 2

Mesh 12


Spark Stream 学习

2018年05月27日

前言

借用前文 Spark 泛谈 的小结：java8 Stream 和 rdd 本质都是 Builder 模式。在build 模式中，调用setxxx 都是铺垫，最后build()（类似于spark rdd的行动操作）才是来真的。但Builder 模式 + 更高维度的抽象，加上函数式编程（setxxx 时可传入方法）的助力，便真让人眼前一亮了。

spark 全家桶

基于spark 通常从以下几个方向进行了扩展

  1. 支持更丰富的数据源，比如spark sql 支持半结构化/结构化的数据源，spark stream 支持流式数据
  2. 提供 针对性的 rdd 抽象
  3. 针对特定数据，提供相应的便捷接口
  context rdd
spark core SparkContext rdd
spark sql HiveContext/SqlContext SchemaRDD/DataFrame
spark stream SreamingContext DStream

spark sql

spark 常规处理的是 非结构化文件，比如文本文件，RDD 的value 可以是任意类型。Spark SQL是一个支持结构化/半结构化数据处理的Spark模块。

多了结构化信息，带来以下不同：

  1. spark sql 便推出了SchemaRDD/DataFrame抽象，提供更多的对外接口

    1. df.filter(df['type'] == 'basic').select('name', 'type').show()，df 作为SchemaRDD/DataFrame， 拥有df['type'] == 'basic'、select 这些接口
    2. df.registerTempTable('courses'); coursesRDD = sqlContext.sql("SELECT name FROM courses WHERE length >= 5 and length <= 10") 在连接查询等场景下，相对第一种方式，sql 查询表述起来更简洁
  2. 因为知道 每个列的类型信息，比如spark sql 使用 列式存储格式 在内存中缓存rdd数据。
  3. spark sql 背靠半结构化/结构化 文件 数据源，作为jdbc 服务器，对外提供sql 查询

spark stream

Spark 实战，第 1 部分 使用 Scala 语言开发 Spark 应用程序

相关概念

spark stream 是微批处理。

比如图 4 中的数据流就被分割成了 5 个时间窗口，每个窗口的长度假设是 5 分钟，这意味着每积攒够 5 分钟的数据，就会把缓存在内存中的这 5 分钟数据进行一次批处理。除了上面例子中的固定窗口以外，Flink 还提供了多种不同的窗口类型，滑动窗口（Sliding Window）也是我们经常会用到的。滑动窗口的特点是在两个窗口之间留有重叠的部分，在移动窗口的时候，不是移动 window size 这个长度，而是移动 window slide 这个长度，window slide 的长度要小于 window size。因此，窗口内部的数据不仅包含了数据流中新进入的 window slide 长度的数据，还包含了上一个窗口的老数据，这部分数据的长度是 window size-window slide。那滑动窗口这种方式有什么用呢？它最典型的用处就是做一些数据的 JOIN 操作。比如我们往往需要通过 JOIN 连接一个物品的曝光数据和点击数据，以此来计算 CTR，但是你要知道，曝光数据肯定是在点击数据之前到达 的。

  1. 推出了DStream（discretized stream） 抽象. DStream 描述了

    • 无状态操作：每个rdd 要做哪些转化
    • 有状态操作：一批rdd（一个窗口） 要做哪些合并
    • 其它：一个Dtream转化为另一个特定的DStream

  2. 驱动程序 按照 设定的时间间隔，从输入源收集数据并保存为rdd，按照DStream 设定的“执行计划” 读取、处理和输出

实现原理

流式处理 意味着项目 都是long-live，而spark 数据 大量缓存中内存中，因此spark stream 引入了checkpoint 机制。

Executor 中不仅运行 job 的task（计算rdd.map(f1).fitler(f2)），还可以运行“接收器”。是不是可以这样讲？在分布式部署模式下， 驱动器代码 负责调度 Schedule，一般不负责直接 参与到 job中（从各种数据源读取文件、处理、写数据到文件）

流处理平台是对数据流进行直接处理，它没有办法进行长时间段的历史数据的全量处理，这就让流处理平台无法应用在历史特征的提取，模型的训练样本生成这样非常重要的领域。比如，我们在流处理中可以很方便地计算出点击量、曝光量这类方便累计的指标，但如果遇到比较复杂的特征，像是用户过去一个月的平均访问时长，用户观看视频的进度百分比等等，这些指标就很难在流处理中计算得到了。这是因为计算这类特征所需的数据时间跨度大，计算复杂，流处理难以实现。

spark stream 和storm

JStorm概叙 & 应用场景 中有一句话：

  • 从应用的角度，JStorm应用是一种遵守某种编程规范的分布式应用。
  • 从系统角度， JStorm是一套类似MapReduce的调度系统。
  • 从数据的角度，JStorm是一套基于流水线的消息处理机制。

如果用这个 描述结构 去描述spark 或 spark stream，以分布式应用系统的高度来归纳整理（分布式应用系统共同点、不同点、常见套路等），参见分布式系统小结， 或许会比较有感觉。

spark streaming 使用“微批次”的架构，把流式计算 当做一系列的小规模 批处理来对待。

  • spark，数据流进来，根据时间分隔成一小段，一小段做处理1、处理2、处理3。每小段的处理 还是按 spark rdd 的套路来。
  • storm，一个消息进来，一个消息做处理1、处理2、处理3

rdd 采用函数式的方式 编写处理逻辑，spark scheduler 分发这个逻辑到各个节点。不准确的说，如果不涉及到分区操作的话，估计一个rdd 对应的工作（也就是数据的所有处理） 都是在一个节点完成的。

storm 其实更像 mapreduce（storm 作者讲述storm历史的时候，直接说storm 是 the hadoop of realtime），其提供的 topology= spout+ bolt，不准确的说，一个spout和 bolt 都对应一个节点，storm 负责将它们串联起来。 这也是storm 为什么 会用到 消息队列的 重要原因。 虽然spark 也涉及到 数据的序列化及节点间 传输

spark stream 和 flink（未完成）

小结

笔者最近为了一个系统的重构，连续粗略学习了spark、stream等，对分布式系统有以下几点感觉：

  1. 我们平时做的 http request ==> business server ==> rpc server ==> db/redis 等也是分布式系统，也实现了跨主机进程之间的协作，但是和spark/storm 等有所不同

    • hadoop 和 spark 将分布式系统 抽出了 资源管理 + 计算调度 二维结构。一般业务开发用不上，或者说是高度耦合的。
    • 写hadoop 程序，你得写mapper/reducer ，再写一个main 方法整合 mapper/reducer 。spark 提供了 rdd 抽象，所以main 方法的逻辑就是 读取输入为rdd，处理rdd，rdd 输出。
    • 跨主机的数据交流，spark 直接跨主机内存到内存（所以spark 有数据序列化问题），mapreduce 是 hdfs（也就是跨主机磁盘到磁盘），业务系统是rpc/http/jdbc等
    • 跨主机的进程协作，粗略的说，spark 和 mapreduce 的Scheduler 和 Executor 进程 通过zk 沟通，并不直接沟通。http request ==> business server ==> rpc server ==> db/redis 通过rpc 直接沟通
    • 旁路系统，这个spark 和业务系统 都没有。当然，日志报警系统等算是一个旁路系统，只是我们在讲某一个业务架构时，通常不谈日志报警系统等。
    • 容错。spark hadoop 都有Scheduler，对失败的任务进行重算等。业务系统就是某个节点挂了就挂了
    • 部署方式，spark/hadoop 是直接部署main 程序，而http request ==> business server ==> rpc server ==> db/redis 则是各节点 分别启动

  2. 既然大家都是分布式系统，那么针对特定的业务，我们可以汲取spark 等设计的一些特点和经验，优化http request ==> business server ==> rpc server ==> db/redis 一撸到底的简单设计。但没有必要觉得spark/storm 有什么了不起，很多性能瓶颈，并不是spark/storm 能解决的。

学习知识要有体系，程序的生命力