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标题: 云小课｜MRS基础原理之Flink组件介绍 [打印本页]

作者: 刘俊凯 时间: 2023-2-21 21:25
标题: 云小课｜MRS基础原理之Flink组件介绍
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摘要：Flink是一个批处理和流处理结合的统一计算框架，其核心是一个提供了数据分发以及并行化计算的流数据处理引擎。它的最大亮点是流处理，是业界最顶级的开源流处理引擎。

本文分享自华为云社区《【云小课】EI第44课 MRS基础原理之Flink组件介绍》，作者：阅识风云。
Flink是一个批处理和流处理结合的统一计算框架，其核心是一个提供了数据分发以及并行化计算的流数据处理引擎。它的最大亮点是流处理，是业界最顶级的开源流处理引擎。
Flink最适合的应用场景是低时延的数据处理（Data Processing）场景：高并发pipeline处理数据，时延毫秒级，且兼具可靠性。

本课程为您介绍华为云MapReduce服务中Flink服务的基本原理介绍并展示如何通过MRS集群客户端提交Flink作业。
图1 Flink技术栈

Flink重点构建如下特性：

DataStream
Checkpoint
窗口
Job Pipeline
配置表

Flink结构

Flink结构如下图所示。
图2 Flink结构

Flink整个系统包含三个部分：

Client

Flink Client主要给用户提供向Flink系统提交用户任务（流式作业）的能力。

TaskManager

Flink系统的业务执行节点，执行具体的用户任务。TaskManager可以有多个，各个TaskManager都平等。

JobManager

Flink系统的管理节点，管理所有的TaskManager，并决策用户任务在哪些Taskmanager执行。JobManager在HA模式下可以有多个，但只有一个主JobManager。
MRS Flink关键特性

流式处理
高吞吐、高性能、低时延的实时流处理引擎，能够提供ms级时延处理能力。
丰富的状态管理
流处理应用需要在一定时间内存储所接收到的事件或中间结果，以供后续某个时间点访问并进行后续处理。Flink提供了丰富的状态管理相关的特性支持，其中包括
- 多种基础状态类型：Flink提供了多种不同数据结构的状态支持，如ValueState、ListState、MapState等。用户可以基于业务模型选择最高效、合适状态类型。
- 丰富的State Backend：State Backend负责管理应用程序的状态，并根据需要进行Checkpoint。Flink提供了不同State Backend，State可以存储在内存上或RocksDB等上，并支持异步以及增量的Checkpoint机制。
- 精确一次语义：Flink的Checkpoint和故障恢复能力保证了任务在故障发生前后的应用状态一致性，为某些特定的存储支持了事务型输出的功能，即使在发生故障的情况下，也能够保证精确一次的输出。
丰富的时间语义支持
时间是流处理应用的重要组成部分，对于实时流处理应用来说，基于时间语义的窗口聚合、检测、匹配等运算是非常常见的。Flink提供了丰富的时间语义支持。
- Event-time：使用事件本身自带的时间戳进行计算，使乱序到达或延迟到达的事件处理变得更加简单。
- Watermark支持：Flink引入Watermark概念，用以衡量事件时间的发展。Watermark也为平衡处理时延和数据完整性提供了灵活的保障。当处理带有Watermark的事件流时，在计算完成之后仍然有相关数据到达时，Flink提供了多种处理选项，如将数据重定向（side output）或更新之前完成的计算结果。
- Processing-time和Ingestion-time支持。
- 高度灵活的流式窗口支持：Flink能够支持时间窗口、计数窗口、会话窗口，以及数据驱动的自定义窗口，可以通过灵活的触发条件定制，实现复杂的流式计算模式。
容错机制
分布式系统，单个task或节点的崩溃或故障，往往会导致整个任务的失败。Flink提供了任务级别的容错机制，保证任务在异常发生时不会丢失用户数据，并且能够自动恢复。
- Checkpoint：Flink基于Checkpoint实现容错，用户可以自定义对整个任务的Checkpoint策略，当任务出现失败时，可以将任务恢复到最近一次Checkpoint的状态，从数据源重发快照之后的数据。
- Savepoint：一个Savepoint就是应用状态的一致性快照，Savepoint与Checkpoint机制相似，但Savepoint需要手动触发，Savepoint保证了任务在升级或迁移时，不丢失掉当前流应用的状态信息，便于任何时间点的任务暂停和恢复。
Flink SQL

Table API和SQL借助了Apache Calcite来进行查询的解析，校验以及优化，可以与DataStream和DataSet API无缝集成，并支持用户自定义的标量函数，聚合函数以及表值函数。简化数据分析、ETL等应用的定义。下面代码实例展示了如何使用Flink SQL语句定义一个会话点击量的计数应用。

SELECT userId, COUNT(*)
FROM clicks
GROUP BY SESSION(clicktime, INTERVAL '30' MINUTE), userId

复制代码

CEP in SQL

Flink允许用户在SQL中表示CEP（Complex Event Processing）查询结果以用于模式匹配，并在Flink上对事件流进行评估。
CEP SQL 通过MATCH_RECOGNIZE的SQL语法实现。MATCH_RECOGNIZE子句自Oracle Database 12c起由Oracle SQL支持，用于在SQL中表示事件模式匹配。CEP SQL使用举例如下：

SELECT T.aid, T.bid, T.cid
FROM MyTable
MATCH_RECOGNIZE (
PARTITION BY userid
ORDER BY proctime
MEASURES
A.id AS aid,
B.id AS bid,
C.id AS cid
PATTERN (A B C)
DEFINE
A AS name = 'a',
B AS name = 'b',
C AS name = 'c'
) AS T

复制代码

如何使用Flink客户端

购买一个包含Flink组件的MRS集群，MRS集群的创建可参考MRS快速入门的“创建集群”章节，例如购买一个MRS 3.1.0集群，未开启了Kerberos认证。
1.集群正常运行后，安装集群客户端，例如安装目录为“/opt/hadoopclient”。Flink客户端的安装可以参考MRS用户指南的“安装客户端”章节。
2.以客户端安装用户，登录安装客户端的节点。
3.执行以下命令，切换到客户端安装目录。