Storm Trident API总结-1

• Trident API目前的现状

Storm原语基本的API其实都很好理解，即使是之前介绍的Transactional相关的API也还好理解，最难理解的API是Trident的。Trident API的困难有如下几个方面的原因：

• Trident本身是一种更高层的抽象，它完全封装了Bolt以及Topology，你很难利用之前Storm API来理解。
• Trident中的概念在官方文档中解释得不是很充分，例如partition的概念
• Trident，以及Storm的JavaDoc文档很多都只有简单的接口定义，没有接口描述以及解释。
• 现在出版的一些书籍对API的介绍也不是很深入，例如Stream的parallellismHint方法。

• partition的概念介绍

partition中文意思是分区，有人将partition理解为Storm里面的task，即并发的基本执行单位。我理解应该是像数据库里面的分区，是将一个batch的数据分区，分成多个partition，或者可以理解为多个子batch，然后多个partition可以并发处理。这里关键的区别是：partition是数据，不是执行的代码。你把数据(tuple)分区以后，如果你没有多个task(并发度)来处理这些分区后的数据，那分区也是没有作用的。

所以这里的关系是这样的：先有batch，因为Trident内部是基于batch来实现的；然后有partition；分区后再分配并发度，然后才能进行并发处理。并发度的分配是利用parallelismHint来实现的。这个后面还会讲到。

• repartition操作

既然有partition的概念，那么也就有partition的操作。Trident提供的分区操作，类似于Storm里面讲的grouping。分区操作有：shuffle(),broadcast(),global(),patitionBy(),batchGlobal(),自己实现CustomStreamGrouping接口。注意，除了这里明确提出来的分区操作，Trident里面还有aggregate()函数隐含有分区的操作，它用的是global()操作，这个在后面接收聚合操作的时候还会再介绍。

• function,filter,projection

这几个概念都比较简单，只要记住，这些操作都是针对单个tuple的就可以了。

• aggregation的介绍

聚合操作是Trident中比较容易混乱的一个内容。

首先聚合操作分两种：partitionAggregate()，以及aggregate()。

partitionAggregate()的操作是在partition上，一个batch被分成多个partition后，每个partition都会单独运行partitionAggregate中指定的聚合操作。

aggregate()隐含了一个global分区操作，也就是它做的是全局聚合操作。它针对的是整个batch的聚合计算。

这两种聚合操作，都可以传入不同的aggregator实现具体的聚合任务，注意：这里用的是“tor"，是名词。Trident中有三种aggregator接口，分别为：ReducerAggregator，CombinerAggregator，Aggregator。

最重要的区别是CombinerAggregator，它是先在partition上做partial aggregate，然后再将这些部分聚合结果通过global分区到一个总的分区，在这个总的分区上对结果进行汇总。

• groupBy()分组操作

分组又是Trident中的一个坑。

官方文档中关于groupBy的介绍是：

The groupBy operation repartitions the stream by doing a partitionBy on the specified fields, and then within each partition groups tuples together whose group fields are equal.    

翻译为：groupBy通过partitionBy来分区，然后对于每个分区，将值相等的tuple分成一个组。

而《Learning Storm》上说：

The groupBy operation doesn't involve any repartitioning. The groupBy operation
converts the input stream into a grouped stream. The main function of the groupBy
operation is to modify the behavior of the subsequent aggregate function.

翻译为：groupBy不包含任何分区操作。它只是将输入的流转换为一个grouped流，它的主要作用是修改在它之后的aggregation操作的行为。

A practical Storm’s Trident API Overview这篇文章也是和《Learning Storm》上的观点一致：

Keep in mind, however, that groupBy() is not a repartitioning operation per se. groupBy() followed by aggregation() is, but groupBy() followed by partitionAggregation() is not.

翻译为：groupBy本身不是分区操作，如果它后面跟着aggregate()就是，如果后面跟着的是partitionAggregate()就不是。

到底哪个对？笔者经过实验总结：应该是Learning Storm的说法对。而且groupBy应该这样来理解：首先它包含两个操作，一个是分区操作，一个是分组操作。

如果后面是partitionAggregate()的话，就只有分组操作：在每个partition上分组，分完组后，在每个分组上进行聚合；

如果后面是aggregate()的话，先根据partitionBy分区，在每个partition上分组，，分完组后，在每个分组上进行聚合。

• parallelismHint并发度的介绍

parallelismHint又是一个很难理解的坑，参考A practical Storm’s Trident API Overview这篇文章的解释为：

we can clarify the previous definition of parallelismHint(): it applies a certain degree of parallelism to all operations before it until there’s a repartitioning of some sort.

也就是说：它设置它前面所有操作的并发度，直到遇到某个repartition操作为止。

例如它给了一个例子：

topology.newStream("spout", spout)
      .each(new Fields("actor", "text"), new PerActorTweetsFilter("dave"))
      .parallelismHint(5)
      .each(new Fields("actor", "text"), new Utils.PrintFilter());

意味着：parallelismHit之前的spout，each都是5个相同的操作一起并发，对，一共有5个spout同时发射数据，其实parallelismHint后面的each操作，也是5个并发。其实这样说还不是很清楚，要把这个Trident转换成Storm的Spout和Bolt就清楚了，因为我们说的并发，最后一定是转换成Bolt的运行单位Task来实现的。如何转换？可以参考官方文档中的下面的图，根据这个图，我们可以知道，分区操作是作为Bolt划分的分界点的。我们可以想象上面的代码应该转换成了一个Spout连接一个Bolt，设置并发度后，一共有5个Spout Task和5个Bolt Task在并发运行。

如果想单独设置Spout怎么办？要在Spout之后，Bolt之前增加一个ParallelismHint，并且还要增加一个分区操作：

topology.newStream("spout", spout)
	  .parallelismHint(2)
	  .shuffle()
	  .each(new Fields("actor", "text"), new PerActorTweetsFilter("dave"))
	  .parallelismHint(5)
	  .each(new Fields("actor", "text"), new Utils.PrintFilter());      

很多人只是设置了Spout的并发度，而没有调用分区操作，这样是达不到效果的，因为Trident是不会自动进行分区操作的。像我之前介绍的，先分区，再设置并发度。如果Spout不设置并发度，只设置shuffle，默认是1个并发度，这样后面设置5个并发度不会影响到Spout，因为并发度的影响到shuffle分区操作就停止了。

• 把之前所有东西都加在一起
  

• groupBy+aggregate+parallelismHint
  

public static StormTopology buildTopology(LocalDRPC drpc) throws IOException {
        FakeTweetsBatchSpout spout = new FakeTweetsBatchSpout(5);

        TridentTopology topology = new TridentTopology();
        topology.newStream("spout", spout)
            
            .shuffle()
            .groupBy(new Fields("location"))
            .aggregate(new Fields("location"), new Count(), new Fields("count"))            
            .parallelismHint(5)
            .each(new Fields("location","count"), new Utils.PrintFilter());
        
        return topology.build();
    }

输出是这样的：

[UK, 1],partitionIndex = 1, num = 5
[USA, 2],partitionIndex = 4, num = 5
[Spain, 1],partitionIndex = 3, num = 5
[France, 1],partitionIndex = 2, num = 5
[France, 2],partitionIndex = 2, num = 5
[USA, 2],partitionIndex = 4, num = 5
[UK, 1],partitionIndex = 1, num = 5
[UK, 1],partitionIndex = 1, num = 5
[France, 2],partitionIndex = 2, num = 5
[USA, 2],partitionIndex = 4, num = 5

说明：上面输出相同颜色的表示同一个Batch的聚合。
把代码改成这样：

• groupBy+partitionAggregate+parallelismHint
  

public static StormTopology buildTopology(LocalDRPC drpc) throws IOException {
		FakeTweetsBatchSpout spout = new FakeTweetsBatchSpout(5);

		TridentTopology topology = new TridentTopology();
		topology.newStream("spout", spout)
			
			.shuffle()
			.groupBy(new Fields("location"))			
			.partitionAggregate(new Fields("location"), new MyCount(), new Fields("count"))
			.toStream()
			.parallelismHint(5)
			.each(new Fields("count"), new Utils.PrintFilter());
		
		return topology.build();
	}

输出是这样的：

batchid = 1:0
batchid = 1:0
batchid = 1:0
batchid = 1:0
batchid = 1:0
[1],partitionIndex = 0, num = 5
[1],partitionIndex = 2, num = 5
[1],partitionIndex = 4, num = 5
[1],partitionIndex = 1, num = 5
[1],partitionIndex = 3, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 2, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 4, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 0, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 1, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 3, num = 5

说明：上面输出相同颜色的表示同一个Batch的聚合。batchid是输出来确定batch的。由于shuffle已经把tuple平均分配 给5个partition了，用groupBy+partitionAggregate来聚合又没有partitionBy分区的作用，所以，直接在5个分区上进行聚合，结果就是每个分区各有一个tuple。

而用groupBy+aggregate，虽然也是shuffle，但是由于具有partitiononBy分区的作用，值相同的tuple都分配到同一个分区，结果就是每个分区根据不同的值来做汇聚。

• aggregate+parallelismHint（没有groupBy）

public static StormTopology buildTopology(LocalDRPC drpc) throws IOException {
		FakeTweetsBatchSpout spout = new FakeTweetsBatchSpout(5);

		TridentTopology topology = new TridentTopology();
		topology.newStream("spout", spout)
			
			.shuffle()			
			.aggregate(new Fields("location"), new Count(), new Fields("count"))
			.parallelismHint(5)
			.each(new Fields("count"), new Utils.PrintFilter());
		
		return topology.build();
	}

输出为：

[5],partitionIndex = 1, num = 5
[5],partitionIndex = 2, num = 5
[5],partitionIndex = 3, num = 5
[5],partitionIndex = 4, num = 5
[5],partitionIndex = 0, num = 5
[5],partitionIndex = 1, num = 5

我们可以看到，aggregate做的是全局聚合，也就是做了一次global()分区操作，对于不同的batch，选择的分区都是不同的(我们设置了5个并发度，那么就有5个分区)。

• partitionAggregate+parallelismHint（没有groupBy操作）

public static StormTopology buildTopology(LocalDRPC drpc) throws IOException {
		FakeTweetsBatchSpout spout = new FakeTweetsBatchSpout(5);

		TridentTopology topology = new TridentTopology();
		topology.newStream("spout", spout)
			
			.shuffle()			
			.partitionAggregate(new Fields("location"), new MyCount(), new Fields("count"))
			.toStream()
			.parallelismHint(5)
			.each(new Fields("count"), new Utils.PrintFilter());
		
		return topology.build();
	}

输出为：

batchid = 1:0
batchid = 1:0
batchid = 1:0
batchid = 1:0
[1],partitionIndex = 3, num = 5
[1],partitionIndex = 4, num = 5
batchid = 1:0
[1],partitionIndex = 0, num = 5
[1],partitionIndex = 2, num = 5
[1],partitionIndex = 1, num = 5
batchid = 2:0
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 0, num = 5
[1],partitionIndex = 1, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 3, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 4, num = 5
batchid = 2:0
[1],partitionIndex = 2, num = 5

我们可以发现，partitionAggregate加上groupBy，或者不加上groupBy，对结果都一样：groupBy对于partitionAggregate没有影响。但是对于aggregate来说，加上groupBy，就不是做全局聚合了，而是对分组做聚合；不加上groupBy，就是做全局聚合。

• 参考的文章
  

Trident API Overview

A practical Storm’s Trident API Overview

Storm之trident聚合操作介绍

Parallelism in Trident

《Learning Storm》