数仓开发之DWD层(一)
目录
一:流量域未经加工的事务事实表
1.1 主要任务
1.2 思路
1.3 图解
1.4 代码
二:流量域独立访客事务事实表
2.1 主要任务
2.2 思路分析
2.3 图解
2.4 代码
DWD层设计要点:
(1)DWD层的设计依据是维度建模理论,该层存储维度模型的事实表。
(2)DWD层表名的命名规范为dwd_数据域_表名
一:流量域未经加工的事务事实表
1.1 主要任务
1**)数据清洗(ETL)**
数据传输过程中可能会出现部分数据丢失的情况,导致 JSON 数据结构不再完整,因此需要对脏数据进行过滤。
2)新老访客状态标记修复
日志数据 common 字段下的 is_new 字段是用来标记新老访客状态的,1 表示新访客,0 表示老访客。前端埋点采集到的数据可靠性无法保证,可能会出现老访客被标记为新访客的问题,因此需要对该标记进行修复。
3)分流
本节将通过分流对日志数据进行拆分,生成五张事务事实表写入 Kafka
- 流量域页面浏览事务事实表
- 流量域启动事务事实表
- 流量域动作事务事实表
- 流量域曝光事务事实表
- 流量域错误事务事实表
1.2 思路
1)数据清洗(ETL)
对流中数据进行解析,将字符串转换为 JSONObject,如果解析报错则必然为脏数据。
定义侧输出流,将脏数据发送到侧输出流,写入 Kafka 脏数据主题。
2**)新老访客状态标记修复**
(1)前端埋点新老访客状态标记设置规则
以神策提供的第三方埋点服务中新老访客状态标记设置规则为例
- Web 端:用户第一次访问埋入神策 SDK 页面的当天(即第一天),JS SDK 会在网页的 cookie 中设置一个首日访问的标记,并设置第一天 24 点之前,该标记为 true,即第一天触发的网页端所有事件中,is_new = 1。第一天之后,该标记则为 false,即第一天之后触发的网页端所有事件中,is_new = 0;
- 小程序端:用户第一天访问埋入神策 SDK 的页面时,小程序 SDK 会在 storage 缓存中创建一个首日为 true 的标记,并且设置第一天 24 点之前,该标记均为 true。即第一天触发的小程序端所有事件中,is_new = 1。第一天之后,该标记则为 false,即第一天之后触发的小程序端所有事件中,is_new = 0;
- APP 端:用户安装 App 后,第一次打开埋入神策 SDK 的 App 的当天,Android/iOS SDK 会在手机本地缓存内,创建一个首日为 true 的标记,并且设置第一天 24 点之前,该标记均为 true。即第一天触发的 APP 端所有事件中,is_new = 1。第一天之后,该标记则为 false,即第一天之后触发的 APP 端所有事件中,is_new = 0。
本项目模拟生成的是 APP 端日志数据。对于此类日志,如果首日之后用户清除了手机本地缓存中的标记,再次启动 APP 会重新设置一个首日为 true 的标记,导致本应为 0 的 is_new 字段被置为 1,可能会给相关指标带来误差。因此,有必要对新老访客状态标记进行修复。
(2)新老访客状态标记修复思路
运用 Flink 状态编程,为每个 mid 维护一个键控状态,记录首次访问日期。
①如果 is_new 的值为 1
a)如果键控状态为 null,认为本次是该访客首次访问 APP,将日志中 ts 对应的日期更新到状态中,不对 is_new 字段做修改;
b)如果键控状态不为 null,且首次访问日期不是当日,说明访问的是老访客,将 is_new 字段置为 0;
c)如果键控状态不为 null,且首次访问日期是当日,说明访问的是新访客,不做操作;
②如果 is_new 的值为 0
a)如果键控状态为 null,说明访问 APP 的是老访客但本次是该访客的页面日志首次进入程序。当前端新老访客状态标记丢失时,日志进入程序被判定为老访客,Flink 程序就可以纠正被误判的访客状态标记,只要将状态中的日期设置为今天之前即可。本程序选择将状态更新为昨日;
b)如果键控状态不为 null,说明程序已经维护了首次访问日期,不做操作。
3)利用侧输出流实现数据拆分
(1)埋点日志结构分析
前端埋点获取的 JSON 字符串(日志)可能存在 common、start、page、displays、actions、err、ts 七种字段。其中
- common 对应的是公共信息,是所有日志都有的字段
- err 对应的是错误信息,所有日志都可能有的字段
- start 对应的是启动信息,启动日志才有的字段
- page 对应的是页面信息,页面日志才有的字段
- displays 对应的是曝光信息,曝光日志才有的字段,曝光日志可以归为页面日志,因此必然有 page 字段
- actions 对应的是动作信息,动作日志才有的字段,同样属于页面日志,必然有 page 字段。动作信息和曝光信息可以同时存在。
- ts 对应的是时间戳,单位:毫秒,所有日志都有的字段
综上,我们可以将前端埋点获取的日志分为两大类:启动日志和页面日志。二者都有 common 字段和 ts 字段,都可能有 err 字段。页面日志一定有 page 字段,一定没有 start 字段,可能有 displays 和 actions 字段;启动日志一定有 start 字段,一定没有 page、displays 和 actions 字段。
(2)分流日志分类
本节将按照内容,将日志分为以下五类
- 启动日志
- 页面日志
- 曝光日志
- 动作日志
- 错误日志
(3)分流思路
①所有日志数据都可能拥有 err 字段,所有首先获取 err 字段,如果返回值不为 null 则将整条日志数据发送到错误侧输出流。然后删掉 JSONObject 中的 err 字段及对应值;
②判断是否有 start 字段,如果有则说明数据为启动日志,将其发送到启动侧输出流;如果没有则说明为页面日志,进行下一步;
③页面日志必然有 page 字段、 common 字段和 ts 字段,获取它们的值,ts 封装为包装类 Long,其余两个字段的值封装为 JSONObject;
④判断是否有 displays 字段,如果有,将其值封装为 JSONArray,遍历该数组,依次获取每个元素(记为 display),封装为JSONObject。创建一个空的 JSONObject,将 display、common、page和 ts 添加到该对象中,获得处理好的曝光数据,发送到曝光侧输出流。动作日志的处理与曝光日志相同(注意:一条页面日志可能既有曝光数据又有动作数据,二者没有任何关系,因此曝光数据不为 null 时仍要对动作数据进行处理);
⑤动作日志和曝光日志处理结束后删除 displays 和 actions 字段,此时主流的 JSONObject 中只有 common 字段、 page 字段和 ts 字段,即为最终的页面日志。
处理结束后,页面日志数据位于主流,其余四种日志分别位于对应的侧输出流,将五条流的数据写入 Kafka 对应主题即可。
1.3 图解
1.4 代码
1)在 KafkaUtil**工具类中补充 get**KafkaProducer() 方法 —- 生产者
public static FlinkKafkaProducer<String> getFlinkKafkaProducer(String topic){
return new FlinkKafkaProducer<String>(KAFKA_SERVER,
topic,
new SimpleStringSchema());
}
2**)创建 DateFormatUtil**工具类用于日期格式化
package com.atguigu.gmall.realtime.util;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.LocalTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZoneOffset;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.Date;
public class DateFormatUtil {
private static final DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
private static final DateTimeFormatter dtfFull = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
public static Long toTs(String dtStr, boolean isFull) {
LocalDateTime localDateTime = null;
if (!isFull) {
dtStr = dtStr + " 00:00:00";
}
localDateTime = LocalDateTime.parse(dtStr, dtfFull);
return localDateTime.toInstant(ZoneOffset.of("+8")).toEpochMilli();
}
public static Long toTs(String dtStr) {
return toTs(dtStr, false);
}
public static String toDate(Long ts) {
Date dt = new Date(ts);
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.ofInstant(dt.toInstant(), ZoneId.systemDefault());
return dtf.format(localDateTime);
}
public static String toYmdHms(Long ts) {
Date dt = new Date(ts);
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.ofInstant(dt.toInstant(), ZoneId.systemDefault());
return dtfFull.format(localDateTime);
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(toYmdHms(System.currentTimeMillis()));
}
}
3**)主程序**
package com.atguigu.app.dwd;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONArray;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.atguigu.utils.DateFormatUtil;
import com.atguigu.utils.MyKafkaUtil;
import org.apache.flink.api.common.functions.RichMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.state.ValueState;
import org.apache.flink.api.common.state.ValueStateDescriptor;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.KeyedStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.ProcessFunction;
import org.apache.flink.util.Collector;
import org.apache.flink.util.OutputTag;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class BaseLogApp {
//数据源:web/app -> Nginx -> 日志服务器(.log) -> flume ->Kafka (ODS) -> FlinkApp -> Kafka(DWD)
//程 序:Mock(lg.sh) -> Kafka(ZK) -> BaseLogApp -> Kafka(ZK)
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.获取执行环境
StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
env.setParallelism(1);
/*
//1.1 开启CheckPoint
env.enableCheckpointing(5 *6000L , CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE);
env.getCheckpointConfig().setCheckpointTimeout(10 *6000L);
env.getCheckpointConfig().setMaxConcurrentCheckpoints(2);
env.setRestartStrategy(RestartStrategies.fixedDelayRestart(3,5000L));
//1.2 设置状态后端
env.setStateBackend(new HashMapStateBackend());
env.getCheckpointConfig().setCheckpointStorage("hdfs://hadoop107:8020/211126/ck");
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME","atguigu");
*/
//2.消费Kafka topic_log 主题的数据创建流
String topic = "topic_log";
String groupId = "base_log_app_211126";
DataStreamSource<String> kafkaDS = env.addSource(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaConsumer(topic, groupId));
//3.过滤掉非JSON格式的数据&将每行数据转换为JSON对象
OutputTag<String> dirtyTag = new OutputTag<String>("dirty"){
};
SingleOutputStreamOperator<JSONObject> jsonObjDS = kafkaDS.process(new ProcessFunction<String, JSONObject>() {
@Override
public void processElement(String value, ProcessFunction<String, JSONObject>.Context context, Collector<JSONObject> collector) throws Exception {
try {
JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(value);
collector.collect(jsonObject);//主输出流
} catch (Exception e) {
context.output(dirtyTag, value);//非JSON数据输出到侧输出流中
}
}
});
//获取侧输出流脏数据并打印
DataStream<String> dirtyDS = jsonObjDS.getSideOutput(dirtyTag);
dirtyDS.print("Dirty>>>>>>>");
//将脏数据输出到指定主题上
String dirty_topic="dwd_traffic_dirty_log";
dirtyDS.addSink(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaProducer(dirty_topic));
//4.按照Mid分组
KeyedStream<JSONObject, String> keyedStream = jsonObjDS.keyBy(json -> json.getJSONObject("common").getString("mid"));
//5.使用状态编程做新老用户标记校验
SingleOutputStreamOperator<JSONObject> jsonObjectWithNewFlagDS = keyedStream.map(new RichMapFunction<JSONObject, JSONObject>() {
private ValueState<String> lastVisitState;
@Override
public void open(Configuration parameters) throws Exception {
lastVisitState = getRuntimeContext().getState(new ValueStateDescriptor<String>("last-visit", String.class));
}
@Override
public JSONObject map(JSONObject value) throws Exception {
//获取is_new 标记 & ts 并将时间戳转换为年月日
String isNew = value.getJSONObject("common").getString("is_new");
Long ts = value.getLong("ts");
String curDate = DateFormatUtil.toDate(ts);
//获取状态中的日期
String lastDate = lastVisitState.value();
//判断is_new标记是否为“1”
if ("1".equals(isNew)) {
if (lastDate == null) {
lastVisitState.update(curDate);
} else if (!lastDate.equals(curDate)) {
value.getJSONObject("common").put("is_new", "0");
}
} else if (lastDate == null) {
lastVisitState.update(DateFormatUtil.toDate(ts - 24 * 60 * 60 * 1000L));//将时间改成昨天
}
return value;
}
});
//6.使用测输出流进行分流处理,这里把页面当成主流,其他(启动、曝光、动作、错误)放到侧输出流中
OutputTag<String> startTag = new OutputTag<String>("start"){
};
OutputTag<String> displayTag = new OutputTag<String>("display"){
};
OutputTag<String> actionTag = new OutputTag<String>("action"){
};
OutputTag<String> errorTag = new OutputTag<String>("error"){
};
SingleOutputStreamOperator<String> pageDS = jsonObjectWithNewFlagDS.process(new ProcessFunction<JSONObject, String>() {
@Override
public void processElement(JSONObject value, ProcessFunction<JSONObject, String>.Context context, Collector<String> collector) throws Exception {
//尝试获取错误信息
String err = value.getString("err");
if (err != null) {
//将数据写到侧输出流
context.output(errorTag, value.toJSONString());
}
//移除错误信息
value.remove("err");
//尝试获得启动信息
String start = value.getString("start");
if (start != null) {
//将数据写到start侧输出流
context.output(startTag, value.toJSONString());
} else {
//获取公共(common)信息 & 页面 & 时间戳(ts)
String common = value.getString("common");
String pageId = value.getJSONObject("page").getString("page_id");
Long ts = value.getLong("ts");
//尝试获取动作数据
JSONArray actions = value.getJSONArray("actions");
if (actions != null && actions.size() > 0) {//避免actions标签内容为空
//遍历曝光数据 & 写到display侧输出流中
for (int i = 0; i < actions.size(); i++) {
JSONObject action = actions.getJSONObject(i);
action.put("common", common);
action.put("page_id", pageId);
context.output(actionTag, action.toJSONString());
}
}
//尝试获取曝光数据
JSONArray displays = value.getJSONArray("displays");
if (displays != null && displays.size() > 0) {//避免displays标签内容为空
//遍历曝光数据 & 写到display侧输出流中
for (int i = 0; i < displays.size(); i++) {
JSONObject display = displays.getJSONObject(i);
display.put("common", common);
display.put("page_id", pageId);
display.put("ts", ts);
context.output(displayTag, display.toJSONString());
}
}
//移除曝光和动作数据 & 写到页面日志主流
value.remove("displays");
value.remove("actions");
collector.collect(value.toJSONString());
}
}
});
//7.提取各个侧输出流数据
DataStream<String> startDS = pageDS.getSideOutput(startTag);
DataStream<String> displayDS = pageDS.getSideOutput(displayTag);
DataStream<String> actionDS = pageDS.getSideOutput(actionTag);
DataStream<String> errorDS = pageDS.getSideOutput(errorTag);
//8.将数据打印写入对应的主题
pageDS.print("Page>>>>>>>>>");
startDS.print("Start>>>>>>>");
displayDS.print("Display>>>");
actionDS.print("Action>>>>>");
errorDS.print("Error>>>>>>>");
String page_topic = "dwd_traffic_page_log";
String start_topic = "dwd_traffic_start_log";
String display_topic = "dwd_traffic_display_log";
String action_topic = "dwd_traffic_action_log";
String error_topic = "dwd_traffic_error_log";
pageDS.addSink(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaProducer(page_topic));
startDS.addSink(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaProducer(start_topic));
displayDS.addSink(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaProducer(display_topic));
actionDS.addSink(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaProducer(action_topic));
errorDS.addSink(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaProducer(error_topic));
//9.启动任务
env.execute("BaseLogApp");
}
}
二:流量域独立访客事务事实表
2.1 主要任务
过滤页面数据中的独立访客访问记录。
2.2 思路分析
1)过滤 last_page_id**不为 null**的数据
独立访客数据对应的页面必然是会话起始页面,last_page_id 必为 null。过滤 last_page_id != null 的数据,减小数据量,提升计算效率。
2)筛选独立访客记录
运用 Flink 状态编程,为每个 mid 维护一个键控状态,记录末次登录日期。
如果末次登录日期为 null 或者不是今日,则本次访问是该 mid 当日首次访问,保留数据,将末次登录日期更新为当日。否则不是当日首次访问,丢弃数据。
3)状态存活时间设置
如果保留状态,第二日同一 mid 再次访问时会被判定为新访客,如果清空状态,判定结果相同,所以只要时钟进入第二日状态就可以清空。
设置状态的 TTL 为 1 天,更新模式为 OnCreateAndWrite,表示在创建和更新状态时重置状态存活时间。如:2022-02-21 08:00:00 首次访问,若 2022-02-22 没有访问记录,则 2022-02-22 08:00:00 之后状态清空。
2.3 图解
2.4 代码
1**)主程序**
package com.atguigu.app.dwd;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONAware;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.atguigu.utils.DateFormatUtil;
import com.atguigu.utils.MyKafkaUtil;
import org.apache.flink.api.common.functions.FlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.RichFilterFunction;
import org.apache.flink.api.common.state.StateTtlConfig;
import org.apache.flink.api.common.state.ValueState;
import org.apache.flink.api.common.state.ValueStateDescriptor;
import org.apache.flink.api.common.time.Time;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.KeyedStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.util.Collector;
//数据源:web/app -> Nginx -> 日志服务器(.log) -> flume ->Kafka (ODS) -> FlinkApp -> Kafka(DWD) -> Flink(App) -> Kafka(DWD)
//程 序:Mock(lg.sh) -> Kafka(ZK) -> BaseLogApp -> Kafka(ZK) -> DwdTrafficUniqueVisitorDetail ->Kafka(ZK)
public class DwdTrafficUniqueVisitorDetail {
//独立访客需求(uv)
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.创建执行环境
StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
env.setParallelism(1);
/*
//1.1 开启CheckPoint
env.enableCheckpointing(5 *6000L , CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE);
env.getCheckpointConfig().setCheckpointTimeout(10 *6000L);
env.getCheckpointConfig().setMaxConcurrentCheckpoints(2);
env.setRestartStrategy(RestartStrategies.fixedDelayRestart(3,5000L));
//1.2 设置状态后端
env.setStateBackend(new HashMapStateBackend());
env.getCheckpointConfig().setCheckpointStorage("hdfs://hadoop107:8020/211126/ck");
System.setProperty("HADOOP_USER_NAME","atguigu");
*/
//2.读取kafka页面日志主题创建流
String topic= "dwd_traffic_page_log";
// String topic= "topic_log";
String groupId= "unique_visitor_detail_211126";
DataStreamSource<String> kafkaDS = env.addSource(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaConsumer(topic, groupId));
//3.过滤掉上一跳页面不为null的数据并将每行数据转换为JSON对象
SingleOutputStreamOperator<JSONObject> jsonObjDS = kafkaDS.flatMap(new FlatMapFunction<String, JSONObject>() {
@Override
public void flatMap(String value, Collector<JSONObject> collector) throws Exception {
try {
JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(value);
//获取上一跳页面ID
String lastPageId = jsonObject.getJSONObject("page").getString("last_page_id");
if (lastPageId == null) {//收集当天首次登陆的数据
collector.collect(jsonObject);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("脏数据>>>"+value);//脏数据
}
}
});
//4.按照mid分组
KeyedStream<JSONObject, String> keyedStream = jsonObjDS.keyBy(json -> json.getJSONObject("common").getString("mid"));
//5.使用状态编程实现按照mid的去重
SingleOutputStreamOperator<JSONObject> uvDS = keyedStream.filter(new RichFilterFunction<JSONObject>() {
private ValueState<String> lastVisitState;
@Override
public void open(Configuration parameters) throws Exception {
ValueStateDescriptor<String> stateDescriptor = new ValueStateDescriptor<>("last-visit", String.class);
//设置状态的TTL
StateTtlConfig ttlConfig = new StateTtlConfig.Builder(Time.days(1))
.setUpdateType(StateTtlConfig.UpdateType.OnCreateAndWrite)
.build();
stateDescriptor.enableTimeToLive(ttlConfig);
lastVisitState = getRuntimeContext().getState(stateDescriptor);
}
@Override
public boolean filter(JSONObject value) throws Exception {
//获取状态数据&当前数据中的时间戳并转换为日期
String lastDate = lastVisitState.value();
Long ts = value.getLong("ts");
String curDate = DateFormatUtil.toDate(ts);
//如果最近一次访问app/web的日期不是今天 或者 没有最近一次访问的日期(新用户) ,则将最近一次的访问日期
// 更新到今天,并存储到流中
if (lastDate == null || !lastDate.equals(curDate)) {
lastVisitState.update(curDate);
return true;
}
return false;
}
});
//6.将数据写入kafka
String targetTopic = "dwd_traffic_unique_visitor_detail";
uvDS.print(">>>>>>>>>>");
uvDS.map(JSONAware::toJSONString)
.addSink(MyKafkaUtil.getFlinkKafkaProducer(targetTopic));
//7.执行
env.execute();
}
}
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