2022-03-15

B / Flink

Flink 简介&上手

一、Flink 简介

1.1、初识Flink

Flink 起源于 Stratosphere 项目，Stratosphere 是在 2010~2014 年由 3 所地处柏林的大学和欧洲的一些其他的大学共同进行的研究项目，2014 年 4 月 Stratosphere 的代码被复制并捐赠给了 Apache 软件基金会，参加这个孵化项目的初始成员是 Stratosphere 系统的核心开发人员，2014 年 12 月，Flink 一跃成为 Apache 软件基金会的顶级项目。

在德语中，Flink 一词表示快速和灵巧，项目采用一只松鼠的彩色图案作为 logo，这不仅是因为松鼠具有快速和灵巧的特点，还因为柏林的松鼠有一种迷人的红棕色，而 Flink 的松鼠 logo 拥有可爱的尾巴，尾巴的颜色与 Apache 软件基金会的 logo 颜色相呼应，也就是说，这是一只 Apache 风格的松鼠。

Flink 项目的理念是：Apache Flink 是为分布式、高性能、随时可用以及准确的流处理应用程序打造的开源流处理框架。

Apache Flink 是一个框架和分布式处理引擎，用于对无界和有界数据流进行有状态计算。Flink 被设计在所有常见的集群环境中运行，以内存执行速度和任意规模来执行计算。

1.2、Flink的重要特点

1.2.1、事件驱动型(Event-driven)

事件驱动型应用是一类具有状态的应用，它从一个或多个事件流提取数据，并根据到来的事件触发计算、状态更新或其他外部动作。比较典型的就是以 kafka 为代表的消息队列几乎都是事件驱动型应用。

与之不同的就是 SparkStreaming 微批次，如图：

事件驱动型：

1.2.2、流与批的世界观

批处理的特点是有界、持久、大量，非常适合需要访问全套记录才能完成的计算工作，一般用于离线统计。

流处理的特点是无界、实时, 无需针对整个数据集执行操作，而是对通过系统传输的每个数据项执行操作，一般用于实时统计。

在 spark 的世界观中，一切都是由批次组成的，离线数据是一个大批次，而实时数据是由一个一个无限的小批次组成的。

而在 flink 的世界观中，一切都是由流组成的，离线数据是有界限的流，实时数据是一个没有界限的流，这就是所谓的有界流和无界流。

无界数据流：无界数据流有一个开始但是没有结束，它们不会在生成时终止并提供数据，必须连续处理无界流，也就是说必须在获取后立即处理 event。对于无界数据流我们无法等待所有数据都到达，因为输入是无界的，并且在任何时间点都不会完成。处理无界数据通常要求以特定顺序（例如事件发生的顺序）获取 event，以便能够推断结果完整性。
有界数据流：有界数据流有明确定义的开始和结束，可以在执行任何计算之前通过获取所有数据来处理有界流，处理有界流不需要有序获取，因为可以始终对有界数据集进行排序，有界流的处理也称为批处理。

这种以流为世界观的架构，获得的最大好处就是具有极低的延迟。

1.2.3、分层 api

最底层级的抽象仅仅提供了有状态流，它将通过过程函数（Process Function）被嵌入到 DataStream API 中。底层过程函数（Process Function）与 DataStream API 相集成，使其可以对某些特定的操作进行底层的抽象，它允许用户可以自由地处理来自一个或多个数据流的事件，并使用一致的容错的状态。除此之外，用户可以注册事件时间并处理时间回调，从而使程序可以处理复杂的计算。

实际上，大多数应用并不需要上述的底层抽象，而是针对核心 API（Core APIs）进行编程，比如 DataStream API（有界或无界流数据）以及 DataSet API（有界数据集）。这些 API 为数据处理提供了通用的构建模块，比如由用户定义的多种形式的转换（transformations），连接（joins），聚合（aggregations），窗口操作（windows）等等。DataSet API 为有界数据集提供了额外的支持，例如循环与迭代。这些 API处理的数据类型以类（classes）的形式由各自的编程语言所表示。

Table API 是以表为中心的声明式编程，其中表可能会动态变化（在表达流数据时）。Table API 遵循（扩展的）关系模型：表有二维数据结构（schema）（类似于关系数据库中的表），同时API 提供可比较的操作，例如 select、project、join、group-by、aggregate 等。Table API 程序声明式地定义了什么逻辑操作应该执行，而不是准确地确定这些操作代码的看上去如何。

尽管 Table API 可以通过多种类型的用户自定义函数（UDF）进行扩展，其仍不如核心 API 更具表达能力，但是使用起来却更加简洁（代码量更少）。除此之外，Table API 程序在执行之前会经过内置优化器进行优化。
可以在表与 DataStream/DataSet 之间无缝切换，以允许程序将 Table API 与 DataStream 以及 DataSet 混合使用。

Flink 提供的最高层级的抽象是 SQL 。这一层抽象在语法与表达能力上与 Table API 类似，但是是以 SQL 查询表达式的形式表现程序。SQL 抽象与 Table API交互密切，同时 SQL 查询可以直接在 Table API 定义的表上执行。

目前 Flink 作为批处理还不是主流，不如 Spark 成熟，所以 DataSet 使用的并不是很多。Flink Table API 和 Flink SQL 也并不完善，大多都由各大厂商自己定制。所以主要学习 DataStream API 的使用。实际上 Flink 作为最接近 Google DataFlow 模型的实现，是流批统一的观点，所以基本上使用 DataStream 就可以了。

Flink 几大模块

Flink Table & SQL(还没开发完)
Flink Gelly(图计算)
Flink CEP(复杂事件处理)

二、快速上手

2.1、搭建 maven工程 FlinkTutorial

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" 
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 
http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> 
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion> 
    <groupId>com.atguigu.flink</groupId> 
    <artifactId>FlinkTutorial</artifactId> 
    <version>1.0-SNAPSHOT</version> 
 
    <dependencies> 
        <dependency> 
            <groupId>org.apache.flink</groupId> 
            <artifactId>flink-java</artifactId> 
            <version>1.10.1</version> 
        </dependency> 
        <dependency> 
            <groupId>org.apache.flink</groupId> 
            <artifactId>flink-streaming-java_2.12</artifactId> 
            <version>1.10.1</version> 
        </dependency> 
    </dependencies> 
</project>

2.2、批处理wordcount

public class WordCount { 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建执行环境
 
        ExecutionEnvironment env = ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment(); 
 
        // 从文件中读取数据
 
        String inputPath = "hello.txt"; 
        DataSet<String> inputDataSet = env.readTextFile(inputPath); 
 
        // 空格分词打散之后，对单词进行 groupby分组，然后用 sum进行聚合
 
        DataSet<Tuple2<String, Integer>> wordCountDataSet = 
                inputDataSet.flatMap(new MyFlatMapper()) 
                .groupBy(0) 
                .sum(1); 
 
        // 打印输出
 
        wordCountDataSet.print(); 
    } 
 
    public static class MyFlatMapper implements FlatMapFunction<String, Tuple2<String, Integer>> { 
        public void flatMap(String value, Collector<Tuple2<String, Integer>> out) throws Exception { 
            String[] words = value.split(" "); 
            for (String word : words) { 
                out.collect(new Tuple2<String, Integer>(word, 1)); 
            } 
        } 
    } 
}

2.3、流处理wordcount

public class StreamWordCount {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 创建流处理执行环境
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
//        env.setParallelism(1);
//        env.disableOperatorChaining();

//        // 从文件中读取数据
//        String inputPath = "D:\\Projects\\BigData\\FlinkTutorial\\src\\main\\resources\\hello.txt";
//        DataStream<String> inputDataStream = env.readTextFile(inputPath);

        // 用parameter tool工具从程序启动参数中提取配置项

        ParameterTool parameterTool = ParameterTool.fromArgs(args);
        String host = parameterTool.get("host");
        int port = parameterTool.getInt("port");

        // 从socket文本流读取数据
        DataStream<String> inputDataStream = env.socketTextStream(host, port);


        // 基于数据流进行转换计算
        DataStream<Tuple2<String, Integer>> resultStream = inputDataStream.flatMap(new WordCount.MyFlatMapper())
                .keyBy(0)
                .sum(1);

        resultStream.print().setParallelism(1);

        // 执行任务
        env.execute();
    }
}

测试：在 linux 系统中用 netcat 命令进行发送测试。

nc -lk  7777

暂无