【天衍系列 01】深入理解Flink的 FileSource 组件:实现大规模数据文件处理

本文涉及的产品
实时计算 Flink 版,5000CU*H 3个月
云解析 DNS,旗舰版 1个月
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
简介: 【天衍系列 01】深入理解Flink的 FileSource 组件:实现大规模数据文件处理


01 基本概念

Apache Flink 是一个流式处理框架,被广泛应用于大数据领域的实时数据处理和分析任务中。在 Flink 中,FileSource 是一个重要的组件,用于从文件系统中读取数据并将其转换为 Flink 的数据流。本文将深入探讨 FileSource 的工作原理、用法以及与其他数据源的比较。

02 工作原理

FileSource 是 Flink 提供的一种用于从文件系统中读取数据的源。它能够处理各种类型的文件,包括文本文件、压缩文件、序列文件等。FileSource 的工作原理可以概括为以下几个步骤:

1.文件分配(File Assignment)

在 Flink 集群中,每个任务都会负责读取文件的一个分片。FileSource 会根据文件的大小和数量将文件分配给不同的任务进行处理。

2.并行读取(Parallel Reading)

每个任务会并行地读取分配给它的文件分片。这意味着文件中的数据会被同时读取,从而提高了整体的读取速度和处理效率。

3.数据解析(Data Parsing)

读取的数据会经过解析器进行解析,将其转换为 Flink 中的数据结构,如 DataSet 或 DataStream。

4.数据分发(Data Distribution)

解析后的数据会被分发到后续的算子中进行进一步的处理和分析。

03 数据流实现

  • 有界流(Bounded Streams)有界流是指具有明确结束点的数据流,即数据流在某个时刻会结束,数据量是有限的。例如,从静态文件、数据库或有限数据集中读取的数据流就是有界流。有界流的特点包括:
  • 数据量是有限的,流的结束点是已知的。
  • 可以对整个数据流进行批处理式的分析和处理,因为所有数据都可用且有限。
  • 可以使用批处理算法和优化技术,例如排序、分组聚合等。
  • 无界流(Unbounded Streams)无界流是指没有明确结束点的数据流,即数据流会持续不断地产生,数据量可能是无限的。例如,实时传感器数据、日志流、消息队列中的数据等都是无界流。无界流的特点包括:
  • 数据源持续不断地产生数据,流没有明确的结束点。
  • 通常用于实时流式处理,要求系统能够实时处理数据并在流中进行持续的分析和计算。
  • 需要采用流式处理的技术和算法,例如窗口计算、流式聚合、事件时间处理等。
  • 不同数据流实现
  • 创建一个 File Source 时, 默认情况下,Source 为有界/批的模式;
//创建一个FileSource数据源,并设置为批模式,读取完文件后结束
final FileSource<String> source = FileSource.forRecordStreamFormat(...)
        .build();
  • 设置参数monitorContinuously(Duration.ofMillis(5)) 可以把 Source 设置为持续的流模式
//创建一个FileSource数据源,并设置为流模式,每隔5分钟检查路径新文件,并读取
final FileSource<String> source = FileSource.forRecordStreamFormat(...)
        .monitorContinuously(Duration.ofMillis(5))  
        .build();

04 项目实战

1.FileSource支持多种数据格式数据读取与解析,本期以Text File文件为例展开。

2.jdk版本11

3.Flink版本1.18.0

4.下面是两个简单的示例代码,演示如何在 Flink 中使用 FileSource 读取文件数据

4.1 项目结构

4.2 maven依赖

<!-- flink读取Text File文件依赖 start-->
<dependency>
  <groupId>org.apache.flink</groupId>
  <artifactId>flink-connector-files</artifactId>
  <version>1.18.0</version>
</dependency>
<!-- flink读取Text File文件依赖 end-->
<!-- flink基础依赖 start -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.flink</groupId>
    <artifactId>flink-java</artifactId>
    <version>1.18.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.flink</groupId>
    <artifactId>flink-streaming-scala_2.12</artifactId>
    <version>1.18.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.flink</groupId>
    <artifactId>flink-clients</artifactId>
    <version>1.18.0</version>
</dependency>
<!-- flink基础依赖 end -->

4.3 StreamFormat读取文件数据

  • StreamFormat从文件流中读取文件内容。它是最简单的格式实现, 并且提供了许多拆箱即用的特性(如 Checkpoint 逻辑),但是限制了可应用的优化(例如对象重用,批处理等等)。
import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.connector.file.src.FileSource;
import org.apache.flink.connector.file.src.reader.TextLineInputFormat;
import org.apache.flink.core.fs.Path;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import java.time.Duration;
/**
 * 描述:
 * flink集成FileSource & forRecordStreamFormat使用 & 流模式
 * StreamFormat:从文件流中读取文件内容。它是最简单的格式实现,
 * 并且提供了许多拆箱即用的特性(如 Checkpoint 逻辑),
 * 但是限制了可应用的优化(例如对象重用,批处理等等)。
 *
 * @author 浅夏的猫
 * @version 1.0.0
 * @date 2024-02-07 15:30:22
 */
public class FileSourceRecordStreamingJob {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建 需要读取的文件路径Path
        Path path = new Path("D:\\flink\\file_source.txt");
        // 创建 读取文件的格式函数
        TextLineInputFormat textLineInputFormat = new TextLineInputFormat();
        // 创建 FileSource
        FileSource<String> fileSource = FileSource.
                forRecordStreamFormat(textLineInputFormat, path)
                //放开注释则使用流模式,每隔5分钟检查是否有新文件否则默认使用批模式
//                .monitorContinuously(Duration.ofMillis(5))
                .build();
        // 创建 执行环境
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        // 添加 FileSource 到数据流
        env.fromSource(fileSource, WatermarkStrategy.noWatermarks(), "FileSource").print();
        // 执行任务
        env.execute("FileSourceRecordStreamingJob");
    }
}

4.4 BulkFormat读取文件数据

  • BulkFormat从文件中一次读取一批记录,虽然是最 “底层” 的格式实现,但是提供了优化实现的最大灵活性。
import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.connector.file.src.FileSource;
import org.apache.flink.connector.file.src.FileSourceSplit;
import org.apache.flink.connector.file.src.impl.StreamFormatAdapter;
import org.apache.flink.connector.file.src.reader.BulkFormat;
import org.apache.flink.connector.file.src.reader.TextLineInputFormat;
import org.apache.flink.core.fs.Path;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import java.time.Duration;
/**
 * 描述:flink集成FileSource & forBulkFileFormat使用 & 流模式
 * BulkFormat:从文件中一次读取一批记录。 它虽然是最 “底层” 的格式实现,但是提供了优化实现的最大灵活性。
 *
 * @author 浅夏的猫
 * @version 1.0.0
 * @date 2024-02-07 15:30:22
 */
public class FileSourceBulkStreamingJob {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建 批量读取文件的格式函数,其实底层还是通过对单行文件读取
        BulkFormat<String, FileSourceSplit> bulkFormat = new StreamFormatAdapter<>(new TextLineInputFormat());
        // 创建 FileSource
        FileSource<String> fileSource = FileSource.
                forBulkFileFormat(bulkFormat, new Path("D:\\flink\\file_source.txt"))
                //放开注释则使用流模式,每隔5分钟检查是否有新文件,否则默认使用批模式
//                .monitorContinuously(Duration.ofMillis(5))
                .build();
        // 创建 执行环境
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        // 添加 FileSource 到数据流
        env.fromSource(fileSource, WatermarkStrategy.noWatermarks(), "FileSource").print();
        // 执行任务
        env.execute("FileSourceBulkStreamingJob");
    }
}

4.5 使用小结

在上面的示例中,我们使用FileSource方法从指定路径读取文本文件,并将其转换为一个数据流,选择不同的输入格式和解析方式,然后我们调用 print 方法将数据流中的数据打印出来。

05 数据源比较

FileSource 是 Flink 中常用的数据源之一,与其他数据源相比,它具有一些优势和劣势,根据实际情况和需求,可以选择不同的数据源来满足任务的要求。

  • 优势
  • 支持读取大规模的文件数据,适用于大数据处理场景。
  • 支持并行读取和处理,能够充分利用集群资源,提高处理效率。
  • 支持多种文件格式和压缩方式,灵活性强。
  • 劣势
  • 对于小文件的处理效率较低,可能会导致资源浪费和性能下降。
  • 无法实时监控文件的变化,需要手动触发重新读取。

06 总结

FileSource 是 Apache Flink 中用于读取文件数据的重要组件,它能够高效地处理大规模的文件数据,并提供丰富的功能和灵活的用法。通过深入了解 FileSource 的工作原理和用法,可以更好地利用 Flink 来实现大规模数据文件的处理和分析任务。

通过以上详细介绍,可以对 Apache Flink 中的 FileSource 有一个全面的了解,从而更好地应用于实际的数据处理项目中

相关实践学习
基于Hologres轻松玩转一站式实时仓库
本场景介绍如何利用阿里云MaxCompute、实时计算Flink和交互式分析服务Hologres开发离线、实时数据融合分析的数据大屏应用。
Linux入门到精通
本套课程是从入门开始的Linux学习课程,适合初学者阅读。由浅入深案例丰富,通俗易懂。主要涉及基础的系统操作以及工作中常用的各种服务软件的应用、部署和优化。即使是零基础的学员,只要能够坚持把所有章节都学完,也一定会受益匪浅。
相关文章
|
1月前
|
存储 分布式计算 API
大数据-107 Flink 基本概述 适用场景 框架特点 核心组成 生态发展 处理模型 组件架构
大数据-107 Flink 基本概述 适用场景 框架特点 核心组成 生态发展 处理模型 组件架构
82 0
|
8天前
|
SQL 机器学习/深度学习 大数据
【赵渝强老师】Flink生态圈组件
Flink 是一个大数据计算引擎,支持批处理和流处理。其优势在于流处理引擎 DataStream。Flink 的生态圈分为三层:平台部署层、核心引擎层和 API&Library 层。平台部署层支持多种部署模式,核心引擎层负责任务执行,API&Library 层提供丰富的开发工具。
|
1月前
|
运维 数据处理 Apache
数据实时计算产品对比测评报告:阿里云实时计算Flink版
数据实时计算产品对比测评报告:阿里云实时计算Flink版
|
1月前
|
分布式计算 监控 大数据
大数据-148 Apache Kudu 从 Flink 下沉数据到 Kudu
大数据-148 Apache Kudu 从 Flink 下沉数据到 Kudu
56 1
|
1月前
|
消息中间件 监控 Java
大数据-109 Flink 体系结构 运行架构 ResourceManager JobManager 组件关系与原理剖析
大数据-109 Flink 体系结构 运行架构 ResourceManager JobManager 组件关系与原理剖析
65 1
|
1月前
|
消息中间件 Java Kafka
Flink-04 Flink Java 3分钟上手 FlinkKafkaConsumer消费Kafka数据 进行计算SingleOutputStreamOperatorDataStreamSource
Flink-04 Flink Java 3分钟上手 FlinkKafkaConsumer消费Kafka数据 进行计算SingleOutputStreamOperatorDataStreamSource
46 1
|
1月前
|
SQL 分布式计算 大数据
大数据-108 Flink 快速应用案例 重回Hello WordCount!方案1批数据 方案2流数据(一)
大数据-108 Flink 快速应用案例 重回Hello WordCount!方案1批数据 方案2流数据(一)
46 0
|
1月前
|
大数据 流计算
大数据-108 Flink 快速应用案例 重回Hello WordCount!方案1批数据 方案2流数据(二)
大数据-108 Flink 快速应用案例 重回Hello WordCount!方案1批数据 方案2流数据(二)
45 0
|
2月前
|
运维 数据处理 数据安全/隐私保护
阿里云实时计算Flink版测评报告
该测评报告详细介绍了阿里云实时计算Flink版在用户行为分析与标签画像中的应用实践,展示了其毫秒级的数据处理能力和高效的开发流程。报告还全面评测了该服务在稳定性、性能、开发运维及安全性方面的卓越表现,并对比自建Flink集群的优势。最后,报告评估了其成本效益,强调了其灵活扩展性和高投资回报率,适合各类实时数据处理需求。
|
16天前
|
存储 分布式计算 流计算
实时计算 Flash – 兼容 Flink 的新一代向量化流计算引擎
本文介绍了阿里云开源大数据团队在实时计算领域的最新成果——向量化流计算引擎Flash。文章主要内容包括:Apache Flink 成为业界流计算标准、Flash 核心技术解读、性能测试数据以及在阿里巴巴集团的落地效果。Flash 是一款完全兼容 Apache Flink 的新一代流计算引擎,通过向量化技术和 C++ 实现,大幅提升了性能和成本效益。
692 10
实时计算 Flash – 兼容 Flink 的新一代向量化流计算引擎

热门文章

最新文章