Flink流式框架的状态管理

一、Flink中的状态

Flink流式框架的状态管理_第1张图片

1)由一个任务维护,并且用来计算某个结果的所有数据,都属于这个任务的状态;

2)可以认为状态就是一个本地变量,可以被任务的业务逻辑访问;

3)Flink会进行状态管理,包括状态一致性、故障处理以及高效存储和访问,以便开发人员可以专注于应用程序的逻辑;

4)在Flink中,状态始终与特定算子相关联;

5)为了使运行时的Flink了解算子的状态,算子需要预先注册其状态;

6)总的来说,有两种类型的状态:

      ****  算子状态(Operator State):算子状态的作用范围限定为算子任务;

      ****  键控状态(Keyed  State):根据输入数据流中定义的键(key)来维护和访问;

 

1、算子状态(Operator  State)

1)算子状态的作用范围限定为算子任务,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;

2)状态对于同一子任务而言是共享的;

3)算子状态不能由相同或不同算子的另一个子任务访问;

 

2、算子状态数据结构

1)列表状态(List  state)

      ****  将状态表示为一组数据的列表

2)联合列表状态(Union  list  state)

      **** 也将状态表示为数据的列表。它与常规列表状态的区别在于,在发生故障时,或者从保存点(savepoint)启动应用程序时如何恢复;

 3)广播状态(Broadcast  State)

       ****  如果一个算子有多项任务,而它的每项任务状态又都相同,那么这种特殊情况最适合应用广播状态;

 

3、键控状态(Keyed  State)

1)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;

2)Flink为每个key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;

3)当任务处理一条数据时,它会自动将状态的访问范围限定为当前数据的key;

Flink流式框架的状态管理_第2张图片

 

4、键控状态数据结构

1)值状态(Value  state):将状态表示为单个的值;

2)列表状态(List state):将状态表示为一组数据的列表;

3)映射状态(Map  state):将状态表示为一组Key-Value对;

4)聚合状态(Reducing state & Aggregating  State):将状态表示为一个用于聚合操作的列表;

 

5、键控状态的使用

1)声明一个键控状态

 

Flink流式框架的状态管理_第3张图片

2)读取状态

3)对状态赋值

 

二、状态后端(State  Backends)

1)每传入一条数据,有状态的算子任务都会读取和更新状态;

2)由于有效的状态访问对于处理数据的低延迟至关重要,因此每个并行任务都会在本地维护其状态,以确保快速的状态访问;

3)状态的存储、访问以及维护,由一个可插入的组件决定,这个组件就叫做状态后端(state  backend);

4)状态后端主要负责两件事:本地的状态管理,以及将检查点(checkpoint)状态写入远程存储;

 

1、选择一个状态后端

1)MemoryStateBackend

      ****  内存级的状态后端,会将键控状态作为内存中的对象进行管理,将它们存储在TaskManager的JVM堆上,而将checkpoint存储在JobManager的内存中;

       ****  特点:快速、低延迟,但不稳定

2)FsStateBackend

        **** 将checkpoint存到远程的持久化文件系统(FileSystem)上,而对于本地状态,跟MemoryStateBackend一样,也会存在TaskManager的JVM堆上;

        ****  同时拥有内存级的本地访问速度,和更好的容错保证

3)RockDBStateBackend

        **** 将所有状态序列化后,存入本地的RocksDB中存储。

 

 

 

 

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