flink教程：flink的有界、无界数据流、流批一体、容错能力等概念

淩亂°似流年 2023-10-15 13:20 20阅读 0赞

> 能否详细解释一下其中的 数据流、流批一体、容错能力等概念？

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## 概述 ##

数据流：所有产生的 **数据** 都天然带有 **时间概念**，把 事件 按照时间顺序排列起来，就形成了一个事件流，也被称作数据流。

**流批一体：**

首先必须先明白什么是 **有界数据** 和 **无界数据**

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**有界数据**，就是在一个确定的时间范围内的数据流，有开始，有结束，一旦确定就不会再改变，一般 **批**处理 用来处理有界数据，如上图的 bounded stream。

**无界数据**，就是持续产生的数据流，数据是无限的，有开始，无结束，一般 **流处理** 用来处理无界数据。如图 unbounded stream。

Flink的设计思想是以 **流** 为核心，批是流的特例，擅长处理 无界 和 有界 数据， Flink 提供 精确的时间控制能力 和 有状态 计算机制，可以轻松应对无界数据流，同时 提供 **窗口** 处理有界数据流。所以被成为流批一体。

**容错能力：**

在分布式系统中，硬件故障、进程异常、应用异常、网络故障等异常无处不在，Flink引擎必须保证故障发生后 不仅可以 **重启** 应用程序，还要 **确保** 其内部状态保持一致，从最后一次正确的时间点重新出发

Flink提供 **集群级容错** 和 **应用级容错** 能力

**集群级容错：** Flink 与 集群管理器紧密连接，如YARN、Kubernetes，当进程挂掉后，自动重启新进程接管之前的工作。同时具备 **高可用**性 ，可消除所有单点故障，

\*\*应用级容错：\*\*Flink 使用 轻量级分布式快照，设计检查点（**checkpoint**）实现可靠容错。

Flink 利用检查点特性，在框架层面 提供 **Exactly-once** 语义，即端到端的一致性，确保数据仅处理一次，不会重复也不会丢失，即使出现故障，也能保证数据只写一次。

## 详解 ##

### 有界数据 ###

Flink不仅可以处理无界数据流（unbounded data stream），还可以处理有界数据集（bounded data set）。有界数据集是指在处理之前已知大小的数据集，也称为批处理数据。

对于有界数据集，Flink提供了批处理模式，可以对整个数据集进行一次性的计算和处理。在批处理模式下，Flink将数据划分为有限的数据块，并在计算过程中对这些数据块进行并行处理。

使用Flink处理有界数据集时，可以利用Flink的分布式计算能力和优化技术，以高效且可扩展的方式执行各种计算任务。Flink提供了丰富的API和操作符，使得对有界数据集的转换、过滤、聚合和计算等操作变得简单易用。

以下是一个简单的示例，展示了如何使用Flink处理有界数据集：

ExecutionEnvironment env = ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
    
    DataSet<String> input = env.readTextFile("input.txt");
    
    DataSet<Tuple2<String, Integer>> result = input
        .flatMap((String line, Collector<String> out) -> {
        
            // 在这里执行数据的处理逻辑，可以进行转换、过滤等操作
            // 并将结果写入到Collector中
        })
        .groupBy(0)
        .sum(1);
    
    result.print();

在上述示例中，首先通过`readTextFile`方法读取一个文本文件，将其作为有界数据集。然后使用`flatMap`操作符对每行数据进行处理，可以在该操作符中进行各种转换、过滤和计算操作。最后，使用`groupBy`和`sum`操作符对结果进行分组和求和，并通过`print`方法将结果打印出来。

通过这种方式，你可以使用Flink对有界数据集进行批处理任务，执行各种数据处理和计算操作，包括数据清洗、转换、聚合、排序等。

## 无界数据 ##

Flink是一种强大的流处理框架，特别擅长处理无界数据流（unbounded data stream）。无界数据流是指数据源持续产生数据，并且在处理过程中没有固定的终点，数据流可以无限延续下去。

Flink提供了流处理模式，可以实时处理和分析无界数据流。它能够处理来自各种数据源（如消息队列、日志文件、传感器等）的实时数据，并在数据到达时立即进行计算和处理。

通过Flink的流处理模式，可以对无界数据流应用各种转换、过滤、聚合和计算操作。Flink提供了丰富的流处理API和操作符，使得对无界数据流的处理变得高效、灵活且易于编程。

以下是一个简单的示例，展示了如何使用Flink处理无界数据流：

StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
    
    DataStream<String> input = env.addSource(new YourDataSource());
    
    DataStream<Tuple2<String, Integer>> result = input
        .flatMap((String line, Collector<String> out) -> {
        
            // 在这里执行数据的处理逻辑，可以进行转换、过滤等操作
            // 并将结果写入到Collector中
        })
        .keyBy(0)
        .sum(1);
    
    result.print();
    
    env.execute("Streaming Job");

在上述示例中，首先通过`addSource`方法添加自定义的数据源，该数据源可以从外部系统中获取无界数据流。然后使用`flatMap`操作符对每条数据进行处理，可以在该操作符中执行各种转换和计算操作。接下来，使用`keyBy`操作符将数据按照键进行分组，再使用`sum`操作符对分组后的数据进行求和。最后，通过`print`方法将结果打印出来。

通过这种方式，你可以使用Flink对无界数据流进行实时处理和分析，执行各种实时计算任务，包括数据转换、过滤、聚合、窗口操作等。Flink的流处理模式能够处理高吞吐量和低延迟的实时数据，并具备容错性和状态管理等特性，适用于各种实时数据处理场景。

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