Flink的State概述

前言

当我们经常在谈论一个Flink任务是否是有状态的，此时我们谈论的点其实就是Flink内部的State的概念。但是这里的State的概念已经不是单纯指我们平时所说的Event–>State这样的比较固定的概念，更确切地说，它是一种运行间的数据信息。这些状态数据在容错恢复及checkpoint时将起到很关键的作用。本文笔者来聊聊Flink State的相关内容，包括State的类型划分，State的序列化内容等等。

Flink的State类型

基本类型划分

在Flink中，按照基本类型，对State做了以下两类的划分：

• Keyed State，和Key有关的状态类型，它只能被基于KeyedStream之上的操作，方法所使用。我们可以从逻辑上理解这种状态是一个并行度操作实例和一种Key的对应， 。
• Operator State（或者non-keyed state），它是和Key无关的一种状态类型。相应地我们从逻辑上去理解这个概念，它相当于一个并行度实例，对应一份状态数据。因为这里没有涉及Key的概念，所以在并行度（扩/缩容）发生变化的时候，这里会有状态数据的重分布的处理。

组织形式划分

但是在这里还有一种按照组织形式的划分，也可以理解为按照runtime层面的划分，又可以分为一下两类：

• Managed State，这类State的内部结构完全由Flink runtime内部来控制，包括如何将它们编码写入到checkpoint中等等。
• Raw State，这类State就比较显得灵活一些，它们被保留在操作运行实例内部的数据结构中。从Flink系统角度来观察，在checkpoint时，它只知道的是这些状态数据是以连续字节的形式被写入checkpoint中。等待进行状态恢复时，又从字节数据反序列化为状态对象。

Managed State可以在所有的data stream相关方法中被使用，官方也是推荐优先使用这类State，因为它能被Flink runtime内部做自动重分布而且能被更好地进行内存管理。

State Time-To-Live (TTL)

在Flink内部，我们能够对State设置TTL，使其状态过期然后被系统清理掉。针对State TTL，可详见StateTtlConfig类的配置设置。

另类的一种State：Broadcast State模式

Broadcast State具有Broadcast流的特殊属性，它是一种小数据状态广播向其它流的形式，从而避免大数据流量的传输。在这里，其它流是对广播状态只有只读操作的允许，因为不同任务间没有跨任务的信息交流。一旦有运行实例对于广播状态数据进行更新了，就会造成状态不一致现象。

State的可查询性

State状态是一类能够反映任务当前执行情况的信息数据。所以当我们想要了解任务的执行情况时，我们就会想能不能够去查询里面的状态信息呢？Flink官方给出的答案是可以的，它有提供相关的API不过还不保证其完全稳定性。而且这里有一点需要注意，当我们对状态进行查询时，同时地它的信息被并发修改。Flink为了避免Job的处理延时，并没有对此做完全地同步控制。

除了通过API的获取方式外，这里还支持一种*QueryableStateStream 来获取状态数据的方式。任务状态数据将会更新到QueryableStateStream *流中，可以理解为是State的一个sink。

定制化State序列化/反序列实现

Flink内部支持定制化的State序列化器/反序列化实现。这里的序列化过程指的是将状态数据序列为字节数据写到checkpoint中，再从checkpoint文件字节数据反序列为状态对象数据。针对不同类型的State数据，可以定义各自不同的序列化/反序列的实现。

State的序列化演进

这来还存在异构序列化实现的演进问题，因为存在一种情况，任务在恢复状态数据时，会由新的序列化引入。如果出现新的序列化实现无法读取老的状态数据，那么需要做一个兼容性的改动，进行状态迁移，或者先用老的序列化实现读取老状态，然后新的状态用新的序列化方式写出。

State在Flink任务的运行时保存了非常重要的数据，明白如何去更好地使用State将会对我们了解，恢复任务有着很大的帮助。

引用

[1].https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-master/dev/stream/state/state.html
[2].https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-master/dev/stream/state/broadcast_state.html
[3].https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-master/dev/stream/state/queryable_state.html
[4].https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-master/dev/stream/state/schema_evolution.html