Flink 的 StreamingFileSink

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Flink目前对于外部Exactly-Once写支持提供了两种的sink,一个是Kafka-Sink,另一个是Hdfs-Sink,这两种sink实现的Exactly-Once都是基于Flink checkpoint提供的hook来实现的两阶段提交模式来保证的,主要应用在实时数仓、topic拆分、基于小时分析处理等场景下。本篇将会介绍StreamingFileSink的基本用法、如何压缩数据以及合并产生的小文件。

一、基本用法

StreamingFileSink提供了基于行、列两种文件写入格式,用法:

//行

StreamingFileSink.forRowFormat(new Path(path),

new SimpleStringEncoder())

.withBucketAssigner(new PaulAssigner<>()) //分桶策略

.withRollingPolicy(new PaulRollingPolicy<>()) //滚动策略

.withBucketCheckInterval(CHECK_INTERVAL) //检查周期

.build();



//列 parquet

StreamingFileSink.forBulkFormat(new Path(path),

ParquetAvroWriters.forReflectRecord(clazz))

.withBucketAssigner(new PaulBucketAssigner<>())

.withBucketCheckInterval(CHECK_INTERVAL)

.build();
  1. 这两种写入格式除了文件格式的不同,另外一个很重要的区别就是回滚策略的不同,forRowFormat行写可基于文件大小、滚动时间、不活跃时间进行滚动,但是对于forBulkFormat列写方式只能基于checkpoint机制进行文件滚动,即在执行snapshotState方法时滚动文件,如果基于大小或者时间滚动文件,那么在任务失败恢复时就必须对处于in-processing状态的文件按照指定的offset进行truncate,我想这是由于列式存储是无法针对文件offset进行truncate的,因此就必须在每次checkpoint使文件滚动,其使用的滚动策略实现是OnCheckpointRollingPolicy。

二、文件压缩

通常情况下生成的文件用来做按照小时或者天进行分析,但是离线集群与实时集群是两个不同的集群,那么就需要将数据写入到离线集群中,在这个过程中数据流量传输成本会比较高,因此可以选择parquet文件格式,然而parquet存储格式默认是不压缩格式:

//ParquetWriter.Builder中

private CompressionCodecName codecName = DEFAULT_COMPRESSION_CODEC_NAME;
在Flink中的ParquetAvroWriters未提供压缩格式的入口,但是可以自定义一个ParquetAvroWriters,在创建ParquetWriter时,指定压缩算法:
public class PaulParquetAvroWriters {



public static  ParquetWriterFactory forSpecificRecord(Class type,CompressionCodecName compressionCodecName) {

final String schemaString = SpecificData.get().getSchema(type).toString();

final ParquetBuilder builder = (out) -> createAvroParquetWriter(schemaString, SpecificData.get(), out,compressionCodecName);

return new ParquetWriterFactory<>(builder);

}

//compressionCodecName 压缩算法

public static ParquetWriterFactory forGenericRecord(Schema schema,CompressionCodecName compressionCodecName) {

final String schemaString = schema.toString();

final ParquetBuilder builder = (out) -> createAvroParquetWriter(schemaString, GenericData.get(), out,compressionCodecName);

return new ParquetWriterFactory<>(builder);

}

//compressionCodecName 压缩算法

public static  ParquetWriterFactory forReflectRecord(Class type,CompressionCodecName compressionCodecName) {

final String schemaString = ReflectData.get().getSchema(type).toString();

final ParquetBuilder builder = (out) -> createAvroParquetWriter(schemaString, ReflectData.get(), out,compressionCodecName);

return new ParquetWriterFactory<>(builder);

}

//compressionCodecName 压缩算法

private static  ParquetWriter createAvroParquetWriter(

String schemaString,

GenericData dataModel,

OutputFile out,

CompressionCodecName compressionCodecName) throws IOException {

final Schema schema = new Schema.Parser().parse(schemaString);

return AvroParquetWriter.builder(out)

.withSchema(schema)

.withDataModel(dataModel)

.withCompressionCodec(compressionCodecName)//压缩算法

.build();

    }

private PaulParquetAvroWriters() {}

}
  1. 那么在使用时根据实际情况传入SNAPPY、LZO、GZIP等压缩算法,但是需要注意的压缩虽然减少了io的消耗,带来的却是cpu的更多消耗,在实际使用中进行权衡。

三、小文件处理

不管是Flink还是SparkStreaming写hdfs不可避免需要关注的一个点就是如何处理小文件,众多的小文件会带来两个影响:

  • Hdfs NameNode维护元数据成本增加

  • 下游hive/spark任务执行的数据读取成本增加

理想状态下是按照设置的文件大小滚动,那为什么会产生小文件呢?这与文件滚动周期、checkpoint时间间隔设置相关,如果滚动周期较短、checkpoint时间也比较短或者数据流量有低峰期达到文件不活跃的时间间隔,很容易产生小文件,接下来介绍几种处理小文件的方式:

  1. 减少并行度

    回顾一下文件生成格式:part + subtaskIndex + connter,其中subtaskIndex代表着任务并行度的序号,也就是代表着当前的一个写task,越大的并行度代表着越多的subtaskIndex,数据就越分散,如果我们减小并行度,数据写入由更少的task来执行,写入就相对集中,这个在一定程度上减少的文件的个数,但是在减少并行的同时意味着任务的并发能力下降;

  1. 增大checkpoint周期或者文件滚动周期

    以parquet写分析为例,parquet写文件由processing状态变为pending状态发生在checkpoint的snapshotState阶段中,如果checkpoint周期时间较短,就会更快发生文件滚动,增大checkpoint周期,那么文件就能积累更多数据之后发生滚动,但是这种增加时间的方式带来的是数据的一定延时;

  1. 下游任务合并处理

    待Flink将数据写入hdfs后,下游开启一个hive或者spark定时任务,通过改变分区的方式,将文件写入新的目录中,后续任务处理读取这个新的目录数据即可,同时还需要定时清理产生的小文件,这种方式虽然增加了后续的任务处理成本,但是其即合并了小文件提升了后续任务分析速度,也将小文件清理了减小了对NameNode的压力,相对于上面两种方式更加稳定,因此也比较推荐这种方式。

四、总结

本文重点分析了StreamingFileSink用法、压缩与小文件合并方式,StreamingFileSink支持行、列两种文件写入格式,对于压缩只需要自定义一个ParquetAvroWriters类,重写其createAvroParquetWriter方法即可,对于小文件合并比较推荐使用下游任务合并处理方式。

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