Flume+Kafka+Flink+Redis构建大数据实时处理系统:实时统计网站PV、UV展示

简介: 1.大数据处理的常用方法 大数据处理目前比较流行的是两种方法,一种是离线处理,一种是在线处理,基本处理架构如下: 在互联网应用中,不管是哪一种处理方式,其基本的数据来源都是日志数据,例如对于web应用来说,则可能是用户的访问日志、用户的点击日志等。

1.大数据处理的常用方法

大数据处理目前比较流行的是两种方法,一种是离线处理,一种是在线处理,基本处理架构如下:
在互联网应用中,不管是哪一种处理方式,其基本的数据来源都是日志数据,例如对于web应用来说,则可能是用户的访问日志、用户的点击日志等。
如果对于数据的分析结果在时间上有比较严格的要求,则可以采用在线处理的方式来对数据进行分析,如使用Flink进行处理。比较贴切的一个例子是天猫双十一的成交额,在其展板上,我们看到交易额是实时动态进行更新的,对于这种情况,则需要采用在线处理。下面要介绍的是实时数据处理方式,即基于Flink的在线处理,在下面给出的完整案例中,我们将会完成下面的几项工作:
  • 1.如何一步步构建我们的实时处理系统(Flume+Kafka+Flink+Redis)
  • 2.实时处理网站的用户访问日志,并统计出该网站的PV、UV
  • 3.将实时分析出的PV、UV动态地展示在我们的前面页面上
如果你对上面提及的大数据组件已经有所认识,或者对如何构建大数据实时处理系统感兴趣,那么就可以尽情阅读下面的内容了。
需要注意的是,核心在于如何构建实时处理系统,而这里给出的案例是实时统计某个网站的PV、UV,在实际中,基于每个人的工作环境不同,业务不同,因此业务系统的复杂度也不尽相同,相对来说,这里统计PV、UV的业务是比较简单的,但也足够让我们对大数据实时处理系统有一个基本的、清晰的了解与认识,是的,它不再那么神秘了。

2.实时处理系统架构

我们的实时处理系统整体架构如下:
即从上面的架构中我们可以看出,其由下面的几部分构成:
  • Flume集群
  • Kafka集群
  • Flink集群
从构建实时处理系统的角度出发,我们需要做的是,如何让数据在各个不同的集群系统之间打通(从上面的图示中也能很好地说明这一点),即需要做各个系统之前的整合,包括Flume与Kafka的整合,Kafka与Flink的整合。当然,各个环境是否使用集群,依个人的实际需要而定,在我们的环境中,Flume、Kafka、Flink都使用集群。

3.Flume+Kafka整合

3.1整合思路

对于Flume而言,关键在于如何采集数据,并且将其发送到Kafka上,并且由于我们这里了使用Flume集群的方式,Flume集群的配置也是十分关键的。而对于Kafka,关键就是如何接收来自Flume的数据。从整体上讲,逻辑应该是比较简单的,即可以在Kafka中创建一个用于我们实时处理系统的topic,然后Flume将其采集到的数据发送到该topic上即可。

3.2整合过程:Flume集群配置与Kafka Topic创建

在我们的场景中,两个Flume Agent分别部署在两台Web服务器上,用来采集Web服务器上的日志数据,然后其数据的下沉方式都为发送到另外一个Flume Agent上,所以这里我们需要配置三个Flume Agent.

3.2.1.1 Flume Agent01

该Flume Agent部署在一台Web服务器上,用来采集产生的Web日志,然后发送到Flume Consolidation Agent上,创建一个新的配置文件flume-sink-avro.conf,其配置内容如下:
#########################################################
##
##主要作用是监听文件中的新增数据,采集到数据之后,输出到avro
##    注意:Flume agent的运行,主要就是配置source channel sink
##  下面的a1就是agent的代号,source叫r1 channel叫c1 sink叫k1
#########################################################
a1.sources = r1
a1.sinks = k1
a1.channels = c1

#对于source的配置描述 监听文件中的新增数据 exec
a1.sources.r1.type = exec
a1.sources.r1.command  = tail -F /home/uplooking/data/data-clean/data-access.log

#对于sink的配置描述 使用avro日志做数据的消费
a1.sinks.k1.type = avro
a1.sinks.k1.hostname = uplooking03
a1.sinks.k1.port = 44444

#对于channel的配置描述 使用文件做数据的临时缓存 这种的安全性要高
a1.channels.c1.type = file
a1.channels.c1.checkpointDir = /home/uplooking/data/flume/checkpoint
a1.channels.c1.dataDirs = /home/uplooking/data/flume/data

#通过channel c1将source r1和sink k1关联起来
a1.sources.r1.channels = c1
a1.sinks.k1.channel = c1
配置完成后, 启动Flume Agent,即可对日志文件进行监听:
$ flume-ng agent --conf conf -n a1 -f app/flume/conf/flume-sink-avro.conf >/dev/null 2>&1 &

3.2.1.2 Flume Agent02

该Flume Agent部署在一台Web服务器上,用来采集产生的Web日志,然后发送到Flume Consolidation Agent上,创建一个新的配置文件flume-sink-avro.conf,其配置内容如下:
#########################################################
##
##主要作用是监听文件中的新增数据,采集到数据之后,输出到avro
##    注意:Flume agent的运行,主要就是配置source channel sink
##  下面的a1就是agent的代号,source叫r1 channel叫c1 sink叫k1
#########################################################
a1.sources = r1
a1.sinks = k1
a1.channels = c1

#对于source的配置描述 监听文件中的新增数据 exec
a1.sources.r1.type = exec
a1.sources.r1.command  = tail -F /home/uplooking/data/data-clean/data-access.log

#对于sink的配置描述 使用avro日志做数据的消费
a1.sinks.k1.type = avro
a1.sinks.k1.hostname = uplooking03
a1.sinks.k1.port = 44444

#对于channel的配置描述 使用文件做数据的临时缓存 这种的安全性要高
a1.channels.c1.type = file
a1.channels.c1.checkpointDir = /home/uplooking/data/flume/checkpoint
a1.channels.c1.dataDirs = /home/uplooking/data/flume/data

#通过channel c1将source r1和sink k1关联起来
a1.sources.r1.channels = c1
a1.sinks.k1.channel = c1
配置完成后, 启动Flume Agent,即可对日志文件进行监听:
$ flume-ng agent --conf conf -n a1 -f app/flume/conf/flume-sink-avro.conf >/dev/null 2>&1 &

3.2.1.2 Flume Consolidation Agent

该Flume Agent用于接收其它两个Agent发送过来的数据,然后将其发送到Kafka上,创建一个新的配置文件flume-source_avro-sink_kafka.conf,配置内容如下:
#########################################################
##
##主要作用是监听目录中的新增文件,采集到数据之后,输出到kafka
##    注意:Flume agent的运行,主要就是配置source channel sink
##  下面的a1就是agent的代号,source叫r1 channel叫c1 sink叫k1
#########################################################
a1.sources = r1
a1.sinks = k1
a1.channels = c1

#对于source的配置描述 监听avro
a1.sources.r1.type = avro
a1.sources.r1.bind = 0.0.0.0
a1.sources.r1.port = 44444

#对于sink的配置描述 使用kafka做数据的消费
a1.sinks.k1.type = org.apache.flume.sink.kafka.KafkaSink
a1.sinks.k1.topic = f-k-s
a1.sinks.k1.brokerList = uplooking01:9092,uplooking02:9092,uplooking03:9092
a1.sinks.k1.requiredAcks = 1
a1.sinks.k1.batchSize = 20

#对于channel的配置描述 使用内存缓冲区域做数据的临时缓存
a1.channels.c1.type = memory
a1.channels.c1.capacity = 1000
a1.channels.c1.transactionCapacity = 100

#通过channel c1将source r1和sink k1关联起来
a1.sources.r1.channels = c1
a1.sinks.k1.channel = c1    

配置完成后, 启动Flume Agent,即可对avro的数据进行监听:
$ flume-ng agent --conf conf -n a1 -f app/flume/conf/flume-source_avro-sink_kafka.conf >/dev/null 2>&1 &

3.2.2 Kafka配置

在我们的Kafka中,先创建一个topic,用于后面接收Flume采集过来的数据:
kafka-topics.sh --create --topic f-k-s  --zookeeper uplooking01:2181,uplooking02:2181,uplooking03:2181 --partitions 3 --replication-factor 3

4.Kafka+Flink整合

Flink 提供了特殊的Kafka Connectors来从Kafka topic中读取数据或者将数据写入到Kafkatopic中,Flink的Kafka Consumer与Flink的检查点机制相结合,提供exactly-once处理语义。为了做到这一点,Flink并不完全依赖于Kafka的consumer组的offset跟踪,而是在自己的内部去跟踪和检查。

Kafka Consumer

Flink的kafka consumer叫做FlinkKafkaConsumer08(对于Kafka 0.9.0.X来说是09 等),它提供了对一个或者多个Kafka topic的访问。
FlinkKafkaConsumer08、09等的构造函数接收以下参数:    1、topic名称或者名称列表    2、反序列化来自kafka的数据的DeserializationSchema/Keyed Deserialization Schema    3、Kafka consumer的一些配置,下面的配置是必需的:         "bootstrap.servers"(以逗号分隔的Kafka brokers列表)         "zookeeper.connect"(以逗号分隔的Zookeeper 服务器列表)         "group.id"(consumer组的id)
例如: Java 代码:
Properties properties = new Properties();
properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092");
// only required for Kafka 0.8
properties.setProperty("zookeeper.connect", "localhost:2181");
properties.setProperty("group.id", "test");
DataStream<String> stream = env
  .addSource(new FlinkKafkaConsumer08<>("topic", new SimpleStringSchema(), properties));
Scala 代码:
val properties = new Properties();
properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092");
// only required for Kafka 0.8
properties.setProperty("zookeeper.connect", "localhost:2181");
properties.setProperty("group.id", "test");
stream = env
    .addSource(new FlinkKafkaConsumer08[String]("topic", new SimpleStringSchema(), properties))
    .print
当前FlinkKafkaConsumer的实现会建立一个到Kafka客户端的连接来查询topic的列表和分区。
为此,consumer需要能够访问到从提交Job任务的服务器到Flink服务器的consumer,如果你在客户端遇到任何Kafka Consumer的问题,你都可以在客户端日志中看到关于请求失败的日志。

Kafka Consumers 和Fault Tolerance

Flink的checkpoint启用之后,Flink Kafka Consumer将会从一个topic中消费记录并以一致性的方式周期性地检查所有Kafka偏移量以及其他操作的状态。Flink将保存流程序到状态的最新的checkpoint中,并重新从Kafka中读取记录,记录从保存在checkpoint中的偏移位置开始读取。
checkpoint的时间间隔定义了程序在发生故障时可以恢复多少。
同时需要注意的是Flink只能在有足够的slots时才会去重启topology,所以如果topology由于TaskManager丢失而失败时,任然需要有足够的slot可用。Flink on YARN支持YARN container丢失自动重启。

5.Flink+Redis整合

其实所谓Flink和Redis的整合,指的是在我们的实时处理系统中的数据的落地方式,即在Flink中包含了我们处理数据的逻辑,而数据处理完毕后,产生的数据处理结果该保存到什么地方呢?显然就有很多种方式了,关系型数据库、NoSQL、HDFS、HBase等,这应该取决于具体的业务和数据量,在这里,我们使用Redis来进行最后分析数据的存储。
所以实际上做这一步的整合,其实就是开始写我们的业务处理代码了,因为通过前面Flume-Kafka-FLink的整合,已经打通了整个数据的流通路径,接下来关键要做的是,在Flink中,如何处理我们的数据并保存到Redis中。

Flink Redis Connector

Flink自带的connector提供了一种简洁的写入Redis的方式,只需要在项目中加入下面的依赖即可实现。
<dependency>
  <groupId>org.apache.bahir</groupId>
  <artifactId>flink-connector-redis_2.11</artifactId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
兼容版本:Redis 2.8.5 注意:Flink的connector并不是Flink的安装版本,需要写入用户的jar包并上传才能使用。

6.数据可视化处理

数据可视化处理目前我们需要完成两部分的工作:
  • 1.开发一个Web项目,能够查询Redis中的数据,同时提供访问的页面
  • 2.自行开发或找一个符合我们需求的前端UI,将Web项目中查询到的数据展示出来
对于Web项目的开发,因个人的技术栈能力而异,选择的语言和技术也有所不同,只要能够达到我们最终数据可视化的目的,其实都行的。这个项目中我们要展示的是pv和uv数据,难度不大,因此可以选择Java Web,如Servlet、SpringMVC等,或者Python Web,如Flask、Django等,Flask我个人非常喜欢,因为开发非常快,但因为前面一直用的是Java,因此这里我还是选择使用SpringMVC来完成。
至于UI这一块,我前端能力一般,普通的开发没有问题,但是要做出像上面这种地图类型的UI界面来展示数据的话,确实有点无能为力。好在现在第三方的UI框架比较多,对于图表类展示的,比如就有highcharts和echarts,其中echarts是百度开源的,有丰富的中文文档,非常容易上手,所以这里我选择使用echarts来作为UI,并且其刚好就有能够满足我们需求的地图类的UI组件。
对于页面数据的动态刷新有两种方案,一种是定时刷新页面,另外一种则是定时向后端异步请求数据。
目前我采用的是第一种,页面定时刷新,有兴趣的同学也可以尝试使用第二种方法,只需要在后端开发相关的返回JSON数据的API即可。

7.总结

那么至此,从整个大数据实时处理系统的构建到最后的数据可视化处理工作,我们都已经完成了,可以看到整个过程下来涉及到的知识层面还是比较多的,不过我个人觉得,只要把核心的原理牢牢掌握了,对于大部分情况而言,环境的搭建以及基于业务的开发都能够很好地解决。
写此文,一来是对自己实践中的一些总结,二来也是希望把一些比较不错的项目案例分享给大家,总之希望能够对大家有所帮助。

相关实践学习
基于Hologres+Flink搭建GitHub实时数据大屏
通过使用Flink、Hologres构建实时数仓,并通过Hologres对接BI分析工具(以DataV为例),实现海量数据实时分析.
实时计算 Flink 实战课程
如何使用实时计算 Flink 搞定数据处理难题?实时计算 Flink 极客训练营产品、技术专家齐上阵,从开源 Flink功能介绍到实时计算 Flink 优势详解,现场实操,5天即可上手! 欢迎开通实时计算 Flink 版: https://cn.aliyun.com/product/bigdata/sc Flink Forward Asia 介绍: Flink Forward 是由 Apache 官方授权,Apache Flink Community China 支持的会议,通过参会不仅可以了解到 Flink 社区的最新动态和发展计划,还可以了解到国内外一线大厂围绕 Flink 生态的生产实践经验,是 Flink 开发者和使用者不可错过的盛会。 去年经过品牌升级后的 Flink Forward Asia 吸引了超过2000人线下参与,一举成为国内最大的 Apache 顶级项目会议。结合2020年的特殊情况,Flink Forward Asia 2020 将在12月26日以线上峰会的形式与大家见面。
目录
相关文章
消息中间件 存储 传感器
672 0
|
消息中间件 Java Kafka
Spring Boot 与 Apache Kafka 集成详解:构建高效消息驱动应用
Spring Boot 与 Apache Kafka 集成详解:构建高效消息驱动应用
1063 1
|
消息中间件 数据挖掘 Kafka
Apache Kafka流处理实战:构建实时数据分析应用
【10月更文挑战第24天】在当今这个数据爆炸的时代,能够快速准确地处理实时数据变得尤为重要。无论是金融交易监控、网络行为分析还是物联网设备的数据收集,实时数据处理技术都是不可或缺的一部分。Apache Kafka作为一款高性能的消息队列系统,不仅支持传统的消息传递模式,还提供了强大的流处理能力,能够帮助开发者构建高效、可扩展的实时数据分析应用。
1273 5
|
消息中间件 存储 监控
构建高可用性Apache Kafka集群:从理论到实践
【10月更文挑战第24天】随着大数据时代的到来,数据传输与处理的需求日益增长。Apache Kafka作为一个高性能的消息队列服务,因其出色的吞吐量、可扩展性和容错能力而受到广泛欢迎。然而,在构建大规模生产环境下的Kafka集群时,保证其高可用性是至关重要的。本文将从个人实践经验出发,详细介绍如何构建一个高可用性的Kafka集群,包括集群规划、节点配置以及故障恢复机制等方面。
697 4
|
消息中间件 存储 druid
大数据-156 Apache Druid 案例实战 Scala Kafka 订单统计
大数据-156 Apache Druid 案例实战 Scala Kafka 订单统计
390 3
|
消息中间件 Kafka 搜索推荐
|
存储 数据采集 数据处理
【Flume拓扑揭秘】掌握Flume的四大常用结构,构建强大的日志收集系统!
【8月更文挑战第24天】Apache Flume是一个强大的工具,专为大规模日志数据的收集、聚合及传输设计。其核心架构包括源(Source)、通道(Channel)与接收器(Sink)。Flume支持多样化的拓扑结构以适应不同需求,包括单层、扇入(Fan-in)、扇出(Fan-out)及复杂多层拓扑。单层拓扑简单直观,适用于单一数据流场景;扇入结构集中处理多源头数据;扇出结构则实现数据多目的地分发;复杂多层拓扑提供高度灵活性,适合多层次数据处理。通过灵活配置,Flume能够高效构建各种规模的数据收集系统。
631 0
|
SQL 缓存 测试技术
实时计算 Flink版产品使用问题之如何实现滚动窗口统计用户不重复的总数
实时计算Flink版作为一种强大的流处理和批处理统一的计算框架,广泛应用于各种需要实时数据处理和分析的场景。实时计算Flink版通常结合SQL接口、DataStream API、以及与上下游数据源和存储系统的丰富连接器,提供了一套全面的解决方案,以应对各种实时计算需求。其低延迟、高吞吐、容错性强的特点,使其成为众多企业和组织实时数据处理首选的技术平台。以下是实时计算Flink版的一些典型使用合集。
|
消息中间件 监控 Kafka
Filebeat+Kafka+Logstash+Elasticsearch+Kibana 构建日志分析系统
【8月更文挑战第13天】Filebeat+Kafka+Logstash+Elasticsearch+Kibana 构建日志分析系统
1767 3
|
存储 分布式计算 数据处理
「48小时极速反馈」阿里云实时计算Flink广招天下英雄
阿里云实时计算Flink团队,全球领先的流计算引擎缔造者,支撑双11万亿级数据处理,推动Apache Flink技术发展。现招募Flink执行引擎、存储引擎、数据通道、平台管控及产品经理人才,地点覆盖北京、杭州、上海。技术深度参与开源核心,打造企业级实时计算解决方案,助力全球企业实现毫秒洞察。
1143 0
「48小时极速反馈」阿里云实时计算Flink广招天下英雄

相关产品

  • 实时计算 Flink版