Spark Streaming简介

参考：Spark Streaming介绍

SparkStreaming 介绍

SparkStreaming官方文档

Spark Streaming 简介

Spark Streaming是一个基于Spark Core之上的实时计算框架，可以从很多数据源消费数据并对数据进行实时的处理，具有高吞吐量和容错能力强等特点。

Spark Streaming 特点：

• 高吞吐量：Streaming 在 Spark 的基础上集成了流式处理，可以以类似 Spark 批处理的方式写流式作业，"接收+处理+输出"大量数据。一个吞吐，可以说是，一个服务器接受客户端的请求==》然后处理完（可能是 CPU 计算、可能是文件处理、数据库处理、网络任务等）==》最后返回结果。
• 容错能力强：可以恢复丢失的作业及操作状态
• 支持多数据源输入：hdfs、flume、kafka、twitter、zeromq 和自定义数据源读取数据，做交互应用、数据分析
• 结果存储：能保存在很多地方，如 HDFS，数据库等
• 能和 MLlib（机器学习）以及 Graphx 完美融合

构建一个 Spark Streaming 应用程序的步骤：

1. 构建 Streaming Context 对象时，注意时间窗口参数 Second(1)，需要积攒的时间长度，如1s。该参数设置依赖于需求和集群处理能力。
2. 创建 InputDStream
3. 操作 DStream
4. 启动 Spark Streaming，当 ssc.start() 启动后，程序才真正进行所有预期的操作

离散数据流 (DStream)：在其内部，DStream 是通过一组时间序列上连续的 RDD 来表示的，每一个 RDD 都包含了特定时间间隔内的数据流

相关算子

• map(func)
• flatMap(func)
• reduceByKey(func,numTasks)：numTasks 并行的提交任务个数，默认情况下，本地环境下是 2，集群环境下是 8
• foreachRDD(func)：基本的输出操作

Spark Streaming 接收 Kafka 数据：

• 先把数据接收过来，转换为spark streaming中的数据结构Dstream，有两种方式：利用Receiver接收数据 OR 直接从kafka读取数据

方式一 基于Receiver的方式：

• 对于所有的接收器，从kafka接收来的数据会存储在 Spark 的 exector 中，之后 Streaming 提交的 job 会处理这些数据
• 注意：Receiver的方式中，Spark 的partition 和 Kafka 的 partition 并不相关，加大每个 topic 的 partition 仅仅增加线程来处理单一 Receiver 消费的 topic，并没有增加 Spark 在处理数据上的并行度
• 对于不同的 Group 和 topic 可以使用多个Receiver创建不同的DStream来并行接收数据，之后可以用union来统一成一个DStream
• 如果我们启用了 Write Ahead Logs 复制到文件系统如 HDFS，那么 storage level 需要设置成 StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_SER，也就是KafkaUtils.createStream(..., StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_SER)

方式二 直接读取方式：

• Spark1.3 之后，引入了 Direct 方式，它会周期性的获取 Kafka 中每个 topic 的每个 partition 中的最新 offsets,之后根据设定的 maxRatePerPartition 来处理每个 batch
• 简化的并行：在**Direct方式中，Kafka中的partition与RDD中的partition是一一对应的并行读取Kafka数据，这种映射关系也更利于理解和优化
• 高效：在Receiver的方式中，为了达到0数据丢失需要将数据存入Write Ahead Log中，这样在Kafka和日志中就保存了两份数据，浪费！而第二种方式不存在这个问题，只要我们Kafka的数据保留时间足够长，我们都能够从Kafka进行数据恢复
• 精确一次消费：在Receiver的方式中，使用的是Kafka的高阶API接口从Zookeeper中获取offset值，这也是传统的从Kafka中读取数据的方式，但由于Spark Streaming消费的数据和Zookeeper中记录的offset不同步，这种方式偶尔会造成数据重复消费。而第二种方式，直接使用了简单的低阶Kafka API，Offsets则利用Spark Streaming的checkpoints进行记录，消除了这种不一致性

Spark streaming+Kafka调优方法

参考：https://www.cnblogs.com/xltur...

目的是，Spark Streaming能够实时的拉取Kafka当中的数据，并且能够保持稳定

1. 合理的批处理时间（batchDuration）: 过小会导致数据处理不完，导致阻塞。一般对于batchDuration的设置不会小于500ms。
2. 合理的Kafka拉取量，配置参数为spark.streaming.kafka.maxRatePerPartition：默认是没有上线的，即kafka当中有多少数据它就会直接全部拉出。而根据生产者写入Kafka的速率以及消费者本身处理数据的速度，同时这个参数需要结合上面的batchDuration，使得每个partition拉取在每个batchDuration期间拉取的数据能够顺利的处理完毕，做到尽可能高的吞吐量，而这个参数的调整可以参考可视化监控界面中的Input Rate和Processing Time
3. 缓存反复使用的 DStream（RDD）：Spark 中的 RDD 和SparkStreaming 中的 Dstream，如果被反复的使用，最好利用cache()，将该数据流缓存起来，防止过度的调度资源造成的网络开销
4. 设置合理的GC：即java 的垃圾回收机制，让我们不用关注内存的分配回收，更加专注业务逻辑。java 的 GC 分为初生代、年轻代、老年代、永久代，每次GC都是需要耗费时间的，特别是老年代的GC回收。通常使用中建议： --conf "spark.executor.extraJavaOptions=-XX:+UseConcMarkSweepGC"
5. 设置合理的 CPU 资源数：CPU 的 core 数量，每个 exectutor 可以占用多个 core，但是 executor 并不总能充分利用多核的能力。通过观察 CPU 的资源使用情况，可以适量增加 executor 减少 core 数量，注意 executor 增加，每个 exector 的内存就越小哦（executor太多的话，出现过多数据时就会出现 spill over 甚至 out of memory）！
6. 设置合理的parallelism：在SparkStreaming+kafka的使用中，我们采用了Direct连接方式，而Spark中的partition和Kafka中的Partition是一一对应的，我们一般默认设置为Kafka中Partition的数量
7. 使用Kryo优化序列化性能：官方介绍，Kryo序列化机制比Java序列化机制，性能高10倍左右
8. 使用高性能的算子：

• 使用reduceByKey/aggregateByKey替代groupByKey

• 使用mapPartitions替代普通map
• 使用foreachPartitions替代foreach
• 使用filter之后进行coalesce操作
• 使用repartitionAndSortWithinPartitions替代repartition与sort类操作

// 创建SparkConf对象。
val conf = new SparkConf().setMaster(...).setAppName(...)
// 设置序列化器为KryoSerializer。
conf.set("spark.serializer", "org.apache.spark.serializer.KryoSerializer")
// 注册要序列化的自定义类型。
conf.registerKryoClasses(Array(classOf[MyClass1], classOf[MyClass2]))