Flink -- 容错机制理解

Flink 的容错机制

  • 一致性检查点
  • 从检查点恢复状态
  • Flink检查点算法
  • 保存点(save points)

一致性检查点

Flink -- 容错机制理解_第1张图片

  • Flink 故障恢复机制的核心,就是应用状态的一致性检查点
  • 有状态流应用的一致检查点,其实就是所有任务的状态,在某个时间点的一份拷贝(一份快照);这个时间点,应该是所有任务都恰好处理完一个相同的输入数据的时候

从检查点恢复状态

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  • 在执行流应用程序期间,Flink 会定期保存状态的一致检查点
  • 如果发生故障, Flink 将会使用最近的检查点来一致恢复应用程序的状态,并重新启动处理流程
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    遇到故障后第一步就是重启应用
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    第二步是从 checkpoint 中读取状态,将状态重置从检查点重新启动应用程序后,其内部状态与检查点完成时的状态完全相同
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    第三步:开始消费并处理检查点到发生故障之间的所有数据。这种检查点的保存和恢复机制可以为应用程序状态提供“精确一次”(exactly-once)的一致性,因为所有算子都会保存检查点并恢复其所有状态,这样一来所有的输入流就都会被重置到检查点完成时的位置

Flink检查点算法

  • Flink 的检查点算法用到了一种称为分界线(barrier)的特殊数据形式,用来把一条流上数据按照不同的检查点分开
  • 分界线之前到来的数据导致的状态更改,都会被包含在当前分界线所属的检查点中;而基于分界线之后的数据导致的所有更改,就会被包含在之后的检查点中
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    现在是一个有两个输入流的应用程序,用并行的两个 Source 任务来读取
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    JobManager 会向每个 source 任务发送一条带有新检查点 ID 的消息,通过这种方式来启动检查点

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数据源将它们的状态写入检查点,并发出一个检查点 barrier。
状态后端在状态存入检查点之后,会返回通知给 source 任务,source 任务就会向 JobManager 确认检查点完成。
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  • 分界线对齐:barrier 向下游传递,sum 任务会等待所有输入分区的 barrier 到达
  • 对于barrier已经到达的分区,继续到达的数据会被缓存
  • 而barrier尚未到达的分区,数据会被正常处理

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当收到所有输入分区的 barrier 时,任务就将其状态保存到状态后端的检查点中,然后将 barrier 继续向下游转发
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向下游转发检查点 barrier 后,任务继续正常的数据处理
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Sink 任务向 JobManager 确认状态保存到 checkpoint 完毕,当所有任务都确认已成功将状态保存到检查点时,检查点就真正完成了

保存点(save points)

  • Flink 还提供了可以自定义的镜像保存功能,就是保存点(savepoints)
  • 原则上,创建保存点使用的算法与检查点完全相同,因此保存点可以认为就是具有一些额外元数据的检查点
  • Flink不会自动创建保存点,因此用户(或者外部调度程序)必须明确地触发创建操作
  • 保存点是一个强大的功能。除了故障恢复外,保存点可以用于:有计划的手动备份,更新应用程序,版本迁移,暂停和重启应用,等等

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