flink之Operator State(non-keyed state)

flink介绍，flink对所有的算子都支持有状态计算，在博主之前分享的文章中，关于keyed state已经做过很详细的介绍，欢迎各位发烧友点击https://blog.csdn.net/qq_44962429/article/details/104428236交流

虽然在我们平时的生产环境中，关于keyed state应用的比较多，但是对于那些基于窗口输出到外部系统的需要，为了数据不丢失或者重复输出到外部系统，sink算子也是需要进行保存状态的，接下来本文主要介绍Operator state

1、Operator state

如果用户想要使用Operator State，只需要实现通用的CheckpointedFunction 接口或者ListCheckpointed，值得注意的是，目前的operator-state仅仅支持list-style风格的状态，要求所存储的状态必须是一个List，且其中的元素必须可以序列化。

（1）CheckpointedFunction

CheckpointedFunction提供两种不同的状态分发方案：Even-split和 Union,该接口提供了两个方法。

Even-split：表示系统在故障恢复时，会将operator-state的元素均分给所有的operator实例，每个operator实例将获取到整个operator-state的sub-list数据。

Union：表示系统在故障恢复时，每一个operator实例可以获取到整个operator-state的全部数据。

void snapshotState(FunctionSnapshotContext context) throws Exception;
void initializeState(FunctionInitializationContext context) throws Exception;

• snapshotState()：调用checkpoint()的时候，系统会调用snapshotState()对状态做快照
• initializeState()：第一次启动或者从上一次状态恢复的时候，系统会调用initializeState()

样例：进行wordCount统计，在统计到一定数据阈值的情况下，才输出到下一个算子或者外围系统。

class BufferingSink(threshold: Int = 0) extends SinkFunction[(String, Int)]  with CheckpointedFunction  {
    var listState:ListState[(String,Int)]=_
    val bufferedElements = ListBuffer[(String, Int)]()
    //负责将数据输出到外围系统
    override def invoke(value: (String, Int)): Unit = {
        bufferedElements += value
        if(bufferedElements.size == threshold){
            for(ele <- bufferedElements){
                println(ele)
            }
            bufferedElements.clear()
        }
    }
    //是在savepoint|checkpoint时候将数据持久化
    override def snapshotState(context: FunctionSnapshotContext): Unit = {
        listState.clear()
        for(ele <- bufferedElements){
            listState.add(ele)
        }
    }
    //状态恢复|初始化 创建状态
    override def initializeState(context: FunctionInitializationContext): Unit = {
        val lsd = new ListStateDescriptor[(String, Int)]("buffered-elements",createTypeInformation[(String,Int)])
        //context.getOperatorStateStore.getUnionState(lsd)      //Union方案
        listState=context.getOperatorStateStore.getListState(lsd)   //Even-split方案
        if(context.isRestored){
            for(element <- listState.get().asScala) {
                bufferedElements += element
            }
        }
    }
}

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
	env.socketTextStream("centos",9999)
		.flatMap(_.split("\\s+"))
		.map((_,1))
		.keyBy(0)
		.sum(1)
		.addSink(new BufferingSink(5))
env.execute("operator_state")

注意：在进行测试的时候，一定要将全局的并行度设置为1，方便测试。

附：测试使用到的指令：

[root@centos flink-1.8.1]# ./bin/flink list -m centos:8081
------------------ Running/Restarting Jobs -------------------
17.10.2019 09:49:20 : f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489 : testoperatorstate (RUNNING)
--------------------------------------------------------------
[root@centos flink-1.8.1]# ./bin/flink cancel -m centos:8081 -s hdfs:///savepoints f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489
Cancelling job f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489 with savepoint to hdfs:///savepoints.
Cancelled job f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489. Savepoint stored in hdfs://centos:9000/savepoints/savepoint-f21795-38e7beefe07b.

在做状态恢复的时候，要带上checkpoint。

（2）ListCheckpointed

ListCheckpointed接口是CheckpointedFunction接口的一种变体形式，仅仅支持Even-split状态的分发策略。

List<T> snapshotState(long checkpointId, long timestamp) throws Exception;
void restoreState(List<T> state) throws Exception;

• snapshotState()：调用checkpoint()的时候，系统会调用snapshotState()对状态做快照。
• restoreState()：等价于上述CheckpointedFunction中声明的initializeState()方法，用作状态恢复。

案例：

import java.lang.{Long => JLong} //修改类别名
import scala.{Long => SLong} //修改类别名
class CustomStatefulSourceFunction extends ParallelSourceFunction[SLong] with ListCheckpointed[JLong]{
  @volatile
  var isRunning:Boolean = true
  var offset = 0L
    
  override def run(ctx: SourceFunction.SourceContext[SLong]): Unit = {
    val lock = ctx.getCheckpointLock
    while(isRunning){
       Thread.sleep(1000)
       lock.synchronized({
         ctx.collect(offset)
         offset += 1
       })
    }
  }

  override def cancel(): Unit = {
    isRunning=false
  }

  override def snapshotState(checkpointId: Long, timestamp: Long): util.List[JLong] = {
    Collections.singletonList(offset) //存储的是 当前source的偏移量，如果状态不可拆分，用户可以使Collections.singletonList
  }

  override def restoreState(state: util.List[JLong]): Unit = {
    for (s <- state.asScala) {
      offset = s
    }
  }
}

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
	env.addSource[Long](new CustomStatefulSourceFunction)
		.print("offset:")
env.execute("test_Offset")

好了，关于Operator本文介绍到这里，flink除了Keyed state和Operator state，其实还有Broadcast state,博主在前面的文章中已经分享过，需要的伙伴们可以点击链接：https://blog.csdn.net/qq_44962429/article/details/108100134进行查看，博主用了两个世纪案例介绍了keyed和non-keyed的broadcast state，如有不正确的地方，欢迎交流指出错误，博主愿意与放大发烧友共同学习、进步。