干货 | Apache Flink 入门技术分享 PPT(多图预警)2

简介: 干货 | Apache Flink 入门技术分享 PPT(多图预警)2

如果项链上有很多珠子,大家显然不想从头再数一遍,尤其是当三人的速度不一样却又试图合作的时候,更是如此(比如想记录前一分钟三人一共数了多少颗珠子,回想一下一分钟滚动窗口。


于是,我们可以想一个比较好的办法: 在项链上每隔一段就松松地系上一根有色皮筋,将珠子分隔开; 当珠子被拨动的时候,皮筋也可以被拨动; 然后,你安排一个助手,让他在你和朋友拨到皮筋时记录总数。用这种方法,当有人数错时,就不必从头开始数。相反,你向其他人发出错误警示,然后你们都从上一根皮筋处开始重数,助手则会告诉每个人重数时的起始数值。



在执行流应用程序期间,Flink会定期保存状态的一致检查点

如果发生故障,Flink将会使用最近的检查点来一致恢复应用程序的状态,并重新启动处理流程遇到故障后


第一步就是重新启动


第二步是从 checkpoint 中读取状态,将状态重置

从检查点重新启动应用程序后,其内部状态与检查点完成时的状态完全相同


第三步:开始消费并处理检查点到发生故障之间的所有数据

这种检查点的保存和恢复机制可以为应用程序提供“精确一次”(exactly-once)的一致性,因为所有的算子都会保存检查点并恢复其所有的状态,这样一来所有的输入流就都会被重置到检查点完成时的位置


一种简单的想法

暂停应用,保存状态到检查点,再重新恢复应用


Flink 的改进实现

基于Chandy-Lamport 算法的分布式快照

将检查点的保存和数据处理分离开,不暂停整个应用



检查点分界线(Checkpoint Barrier)


Flink 的检查点算法用到了一种称为分界线(barrier)的特殊形式,用来吧一条流上数据按照不同的检查点分开


分界线之前来的数据导致的状态更改,都会被包含在当前分界线所属的检查点中;而基于分界线之后的数据导致的所有更改,就会被包含在之后的检查点中




在以上的基础上,当数据源收到Checkpoint barrier N 之后会先将自己的状态保存,以读取Kafka资料为例,数据源的状态就是目前它在Kafka 分区的位置,这个状态也会写入到上面提到的表格中。


下游的Operator 1 会开始运算属于Checkpoint barrier N 的数据,当Checkpoint barrier N 跟着这些数据流动到Operator 1 之后,Operator 1 也将属于Checkpoint barrier N 的所有数据都反映在状态中,当收到Checkpoint barrier N 时也会直接对Checkpoint去做快照。



分布式快照可以用来做状态容错,任何一个节点挂掉的时候可以在之前的Checkpoint 中将其恢复。继续以上Process,当多个Checkpoint 同时进行,Checkpoint barrier N 已经流到Job manager 2,Flink job manager 可以触发其他的Checkpoint,比如Checkpoint N + 1,Checkpoint N + 2 等等也同步进行,利用这种机制,可以在不阻挡运算的状况下持续地产生Checkpoint。


完整的表格就可以做容错。



算子状态的作用范围限定为算子任务。这意味着由同一并行任务所处理的所有数据都可以访问到相同的状态,状态对于同一任务而言是共享的。算子状态不能由相同或不同算子的另一个任务访问。

键控状态是根据输入数据流中定义的键(key)来维护和访问的。Flink 为每个键值维护一个状态实例,并将具有相同键的所有数据,都分区到同一个算子任务中,这个任务会维护和处理这个 key 对应的状态。


Flink 为算子状态提供三种基本数据结构 …. Keyed State 支持四种数据类型 …


MemoryStateBackend / FsStateBackend / RocksDBStateBackend


JVM Heap 状态后端会在每一次运算值需要读取状态时,用Java object read / writes 进行读或写,不会产生较大代价,但当Checkpoint 需要将每一个运算值的本地状态放入Distributed Snapshots 的时候,就需要进行序列化。


在Runtime 的本地状态后端让使用者去读取状态的时候会经过磁盘,相当于将状态维护在磁盘里,与之对应的代价可能就是每次读取状态时,都需要经过序列化和反序列化的过程。当需要进行快照时只将应用序列化即可,序列化后的数据直接传输到中央的共享DFS 中。



Flink实际上是用 Watermarks 来实现Event – Time 的功能。


Watermarks 在Flink 中也属于特殊事件,其精髓在于当某个运算值收到带有时间戳“ T ”的 Watermarks 时就意味着它不会接收到新的数据了。使用Watermarks 的好处在于可以准确预估收到数据的截止时间。


举例,假设预期收到数据时间与输出结果时间的时间差延迟5 分钟,那么Flink 中所有的 Windows Operator 搜索3 点至4 点的数据,但因为存在延迟需要再多等5分钟直至收集完4:05 分的数据,此时方能判定4 点钟的资料收集完成了,然后才会产出3 点至4 点的数据结果。这个时间段的结果对应的就是 Watermarks 的部分。


Watermark 就是触发前一窗口的“关窗时间”,一旦触发关门那么以当前时刻为准在窗口范围内的所有所有数据都会收入窗中。只要没有达到水位那么不管现实中的时间推进了多久都不会触发关窗。



Savepoint 跟Checkpoint 的差别在于Checkpoint是Flink 对于一个有状态应用在运行中利用分布式快照持续周期性的产生Checkpoint,而Savepoint 则是手动产生的Checkpoint,Savepoint 记录着流式应用中所有运算元的状态。


Savepoint产生的原理是在Checkpoint barrier 流动到所有的Pipeline 中手动插入从而产生分布式快照,这些分布式快照点即Savepoint。Savepoint 可以放在任何位置保存,当完成变更时,可以直接从Savepoint 恢复、执行。


Flink vs. Blink



在设计一个低延迟、exactly once、流和批统一的,能够支撑足够大体量的复杂计算的引擎时,Spark Streaming 等的劣势就显现出来。


Spark Streaming的本质还是一个基于microbatch计算的引擎。这种引擎一个天生的缺点就是每个microbatch的调度开销比较大,当我们要求的延迟越低,额外的开销就越大。这就导致了Spark Streaming实际上不是特别适合于做秒级甚至亚秒级的计算。


Kafka Streams 是从一个日志系统做起来的,它的设计目标是足够轻量,足够简洁易用。这一点很难满足我们对大体量的复杂计算的需求。


Storm是一个没有批处理能力的数据流处理器,除此之外Storm只提供了非常底层的API,用户需要自己实现很多复杂的逻辑。



简单地说,Blink就是阿里巴巴开发的基于开源Flink的企业版计算引擎。如前面所说,虽然Flink在理论模型和架构方面有很多创新,但是在工程实现上还有不少问题。


2015年以来,阿里巴巴团队主要专注于解决Blink的runtime稳定性和scalability的问题。


在拥有了稳定的runtime之后,开始专注于增强Blink的易用性 。所以在2016年底到现在,阿里巴巴团队大力开发Blink实时计算SQL,通过SQL作为统一API服务于各种复杂业务。


从规范Streaming SQL的语义和标准,到实现UDX、join、aggregation、window等一系列SQL最重要的算子,几乎一手打造了完整的Streaming SQL,并且将这些工作推回了FLink社区,得到Flink社区的认可。


学习建议



End



Real -Time Is The Future . 下期见啦 ~

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
|
11月前
|
人工智能 数据处理 API
阿里云、Ververica、Confluent 与 LinkedIn 携手推进流式创新,共筑基于 Apache Flink Agents 的智能体 AI 未来
Apache Flink Agents 是由阿里云、Ververica、Confluent 与 LinkedIn 联合推出的开源子项目,旨在基于 Flink 构建可扩展、事件驱动的生产级 AI 智能体框架,实现数据与智能的实时融合。
1598 6
阿里云、Ververica、Confluent 与 LinkedIn 携手推进流式创新,共筑基于 Apache Flink Agents 的智能体 AI 未来
|
存储 Cloud Native 数据处理
从嵌入式状态管理到云原生架构:Apache Flink 的演进与下一代增量计算范式
本文整理自阿里云资深技术专家、Apache Flink PMC 成员梅源在 Flink Forward Asia 新加坡 2025上的分享,深入解析 Flink 状态管理系统的发展历程,从核心设计到 Flink 2.0 存算分离架构,并展望未来基于流批一体的通用增量计算方向。
766 0
从嵌入式状态管理到云原生架构:Apache Flink 的演进与下一代增量计算范式
|
12月前
|
人工智能 运维 Java
Flink Agents:基于Apache Flink的事件驱动AI智能体框架
本文基于Apache Flink PMC成员宋辛童在Community Over Code Asia 2025的演讲,深入解析Flink Agents项目的技术背景、架构设计与应用场景。该项目聚焦事件驱动型AI智能体,结合Flink的实时处理能力,推动AI在工业场景中的工程化落地,涵盖智能运维、直播分析等典型应用,展现其在AI发展第四层次——智能体AI中的重要意义。
3634 27
Flink Agents:基于Apache Flink的事件驱动AI智能体框架
|
存储 人工智能 数据处理
对话王峰:Apache Flink 在 AI 时代的“剑锋”所向
Flink 2.0 架构升级实现存算分离,迈向彻底云原生化,支持更大规模状态管理、提升资源效率、增强容灾能力。通过流批一体与 AI 场景融合,推动实时计算向智能化演进。生态项目如 Paimon、Fluss 和 Flink CDC 构建湖流一体架构,实现分钟级时效性与低成本平衡。未来,Flink 将深化 AI Agents 框架,引领事件驱动的智能数据处理新方向。
1175 6
|
消息中间件 存储 Kafka
Apache Flink错误处理实战手册:2年生产环境调试经验总结
本文由 Ververica 客户成功经理 Naci Simsek 撰写,基于其在多个行业 Flink 项目中的实战经验,总结了 Apache Flink 生产环境中常见的三大典型问题及其解决方案。内容涵盖 Kafka 连接器迁移导致的状态管理问题、任务槽负载不均问题以及 Kryo 序列化引发的性能陷阱,旨在帮助企业开发者避免常见误区,提升实时流处理系统的稳定性与性能。
941 0
Apache Flink错误处理实战手册:2年生产环境调试经验总结
|
SQL 人工智能 数据挖掘
Apache Flink:从实时数据分析到实时AI
Apache Flink 是实时数据处理领域的核心技术,历经十年发展,已从学术项目成长为实时计算的事实标准。它在现代数据架构中发挥着关键作用,支持实时数据分析、湖仓集成及实时 AI 应用。随着 Flink 2.0 的发布,其在流式湖仓、AI 驱动决策等方面展现出强大潜力,正推动企业迈向智能化、实时化的新阶段。
1338 9
Apache Flink:从实时数据分析到实时AI
|
SQL 人工智能 API
Apache Flink 2.1.0: 面向实时 Data + AI 全面升级,开启智能流处理新纪元
Apache Flink 2.1.0 正式发布,标志着实时数据处理引擎向统一 Data + AI 平台迈进。新版本强化了实时 AI 能力,支持通过 Flink SQL 和 Table API 创建及调用 AI 模型,新增 Model DDL、ML_PREDICT 表值函数等功能,实现端到端的实时 AI 工作流。同时增强了 Flink SQL 的流处理能力,引入 Process Table Functions(PTFs)、Variant 数据类型,优化流式 Join 及状态管理,显著提升作业稳定性与资源利用率。
1029 0
|
存储 人工智能 大数据
The Past, Present and Future of Apache Flink
本文整理自阿里云开源大数据负责人王峰(莫问)在 Flink Forward Asia 2024 上海站主论坛开场的分享,今年正值 Flink 开源项目诞生的第 10 周年,借此时机,王峰回顾了 Flink 在过去 10 年的发展历程以及 Flink社区当前最新的技术成果,最后展望下一个十年 Flink 路向何方。
1386 33
The Past, Present and Future of Apache Flink
|
SQL Java API
Apache Flink 2.0-preview released
Apache Flink 社区正积极筹备 Flink 2.0 的发布,这是自 Flink 1.0 发布以来的首个重大更新。Flink 2.0 将引入多项激动人心的功能和改进,包括存算分离状态管理、物化表、批作业自适应执行等,同时也包含了一些不兼容的变更。目前提供的预览版旨在让用户提前尝试新功能并收集反馈,但不建议在生产环境中使用。
1957 13
Apache Flink 2.0-preview released
|
SQL 消息中间件 关系型数据库
Apache Doris Flink Connector 24.0.0 版本正式发布
该版本新增了对 Flink 1.20 的支持,并支持通过 Arrow Flight SQL 高速读取 Doris 中数据。
775 21

热门文章

最新文章

推荐镜像

更多