解密SparkStreaming另类实验及SparkStreaming本质解析(第一篇)

1. 本期亮点：
   通过SparkStreaming在线另类实验瞬间理解SparkStreaming运行本质
2. SparkStreaming背景介绍
   当今社会处于一个大数据的时代，而SparkStreaming是Spark Code之上的一个流式计算子框架，数据的流式处理对大数据业务公司重要性是不言而喻的，应用场景如：通过大数据分析得到网上最新最热的热点词汇、电商网站给用户推荐目前最热卖的商品等等

下面我们通过一段在线黑名单过滤的代码实验剖析SparkStreaming的运行本质

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.function.Function;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.streaming.Durations;
import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaPairDStream;
import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaReceiverInputDStream;
import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaStreamingContext;
import com.google.common.base.Optional;

import scala.Tuple2;

/** * 背景描述：在广告点击计费系统中，我们在线过滤掉黑名单的点击，进而保护广告商的利益，只进行有效的广告点击计费 * 或者在防刷评分（或者流量）系统，过滤掉无效的投票或者评分或者流量； * 实现技术：使用transform Api直接基于RDD编程，进行join操作 *新浪微博：http://weibo.com/ilovepains/ */
public class OnlineBlackListFilter {

    public static void main(String[] args) {
        /* * 第一步：配置SparkConf,SparkConf主要用于配置运行时的配置信息， * 比如说：通过setAppName来设置appName，通过setMaster来设置Spark集群的Master的URL */
        SparkConf conf = new SparkConf().setMaster("spark://Master:7077,Worker1:7077").setAppName("OnlineBlackListFilter");

        /* * 第二步：创建SparkStreamingContext： * SparkStreaming应用程序所有功能的起始点和程序调度的核心 */
        JavaStreamingContext jsc = new JavaStreamingContext(conf, Durations.seconds(300));

        /* * 第三步：创建Spark Streaming输入数据来源，此处我们采用socket网络通信为输入来源 */
        JavaReceiverInputDStream<String> adsClickStream = jsc.socketTextStream("Master",9999);      

       /** * 黑名单数据准备，实际上黑名单一般都是动态的，例如在Redis或者数据库中，黑名单的生成往往有复杂的业务 * 逻辑，具体情况算法不同，但是在Spark Streaming进行处理的时候每次都能工访问完整的信息 */
        List<Tuple2<String,Boolean>> blackList =  Arrays.asList(new Tuple2<String,Boolean>("hadoop",true),new Tuple2<String,Boolean>("mahout",true));

        final JavaPairRDD<String,Boolean> blackListRDD = jsc.sparkContext().parallelizePairs(blackList);
          /** * 此处模拟的广告点击的每条数据的格式为：time、name * 此处map操作的结果是name、（time，name）的格式 */
        JavaPairDStream<String, String> adsClickStreamFormatted = adsClickStream.mapToPair(new PairFunction<String, String, String>() {

            @Override
            public Tuple2<String, String> call(String line) throws Exception {
                // TODO Auto-generated method stub
                String[] words = line.split(" ");
                return new Tuple2(words[1],line);
            }
        });

        adsClickStreamFormatted.transform(new Function<JavaPairRDD<String,String>, JavaRDD<String>>() {

            @Override
            public JavaRDD<String> call(JavaPairRDD<String, String> userClickRDD) throws Exception {
                // TODO Auto-generated method stub
                //通过leftOuterJoin操作既保留了左侧用户广告点击内容的RDD的所有内容，又获得了相应点击内容是否在黑名单中
                JavaPairRDD<String, Tuple2<String, Optional<Boolean>>> joinedBlackListRDD = userClickRDD.leftOuterJoin(blackListRDD);

                /** * 进行filter过滤的时候，其输入元素是一个Tuple：（name,((time,name), boolean)） * 其中第一个元素是黑名单的名称，第二元素的第二个元素是进行leftOuterJoin的时候是否存在在值 * 如果存在的话，表面当前广告点击是黑名单，需要过滤掉，否则的话则是有效点击内容； */
                JavaPairRDD<String, Tuple2<String, Optional<Boolean>>> validClicked = joinedBlackListRDD.filter(new Function<Tuple2<String,Tuple2<String,Optional<Boolean>>>, Boolean>() {

                    @Override
                    public Boolean call(Tuple2<String, Tuple2<String, Optional<Boolean>>> v1) throws Exception {
                        // TODO Auto-generated method stub
                        if(v1._2._2.isPresent()){
                            return false;
                        }
                        return true;
                    }
                });
                return validClicked.map(new Function<Tuple2<String,Tuple2<String,Optional<Boolean>>>, String>() {
                    @Override
                    public String call(Tuple2<String, Tuple2<String, Optional<Boolean>>> validClick) throws Exception {
                        // TODO Auto-generated method stub
                        return validClick._2._1;
                    }
                });
            }
        }).print();

        jsc.start();

        jsc.awaitTermination();
        jsc.close();

    }
}

将代码编写完成之后，接下来我们需要做的是将程序打成jar的方式放到我们的spark集群上，当然我们是要先启动我们的spark集群的，在我们这边的实验中为了更好的查看Job的运行情况，我们还启动了history-server
由于我们的程序是通过socket网络通信作为数据的输入来源，下面我们在shell界面上先执行nc

[oracle@Master ~]$ nc -lk 9999

接下来我们通过spark-submit提交我们的程序

/home/oracle/soft/spark-1.6.0-bin-hadoop2.6/bin/spark-submit --class com.xxj.spark.SparkApps.sparkstreaming.OnlineBlackListFilter --master spark://Master:7077,Worker1:7077 /home/oracle/data/SparkApps-0.0.1-SNAPSHOT.jar

下面我们在打开netcat，填一些数据，如下：

[oracle@Master ~]$ nc -lk 9999
hello spark
hello hadoop
adsa adas
hello mahout
gg asd
erte 3453
yuyu ert

运行完程序之后，我们可以在history-server的web页面上，看到如下信息

我们点击App ID进入查看job的运行情况：

从上面的图片我们可以看到个程序在运行期间，启动了4个Job。

下面我们先看一下 Job Id 0，点击进入详细页面

从Job Id 0的DAG图中执行了reduceBykey的算子操作，但我们在实际的代码中并没有reduceBykey的代码操作，由此可见在程序执行jsc.start()的时候框架本身帮我们额外的执行了一个job

我们再看看Job Id 1的页面

从上图我们可以看出这个的运行时间长达3.5 min，我们整个程序的执行才3.9min，从job的运行情况图上start at OnlineBlackListFilter.java:99中我们可以看出在StreamingContext start的时候，这个job也启动了，这个Job主要做什么呢？
是这样的：StreamingContext start的时候会通过启动一个Job的方式来启动Receiver，而且Receiver只会在一个Worker节点中Executor进程中执行，且以一个Task线程去接受我们的数据
下图是Job1的具体详细页面：

从上图可以看出Receiver在接收的数据的时候，默认是存放在内存当中的，当内存放不下时才会放在磁盘当中，当然对于这点我们从以下源码当中也可以出

  def socketTextStream( hostname: String, port: Int, storageLevel: StorageLevel = StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_SER_2 ): ReceiverInputDStream[String] = withNamedScope("socket text stream") {
    socketStream[String](hostname, port, SocketReceiver.bytesToLines, storageLevel)
  }

接下来我们再看看job2详细

从Job 2的DAG图我们可以我们程序的主要业务逻辑，在Stage 3、Stage 4、Stage 5得到了充分的体现，stage3、stage4接受到了两种不同的数据来源然后在stage5中进行transform操作
接下面我们再看看job3的详细

从Job3中我们也可以看到，其实Job2、Job3对于的DAG图是一样的，并且也都体现了我们程序的业务逻辑，不同的是在Job3中stage6、stage7是skipped的而已

从这4个Job我们可以看出在Spark应用程序中往往可以启动多个Job，不同的Job之间可以相互配合共同完成一个作业

探讨Spark Streaming本质

1、从官网的这张图我们可以看出Spark Streaming可以接受不同的数据来源，且处理之后也可以保存到多种介质中去
2、Spark Streaming提供了用于表示连续数据流的、高度抽象的被称为离散流的DStream。Dsream其本质上表示RDD的序列，也就是在以一个固定的时间间隔切割的一段RDD的数据流，所以对DStream的操作最终都会转变为对Spark Code RDD的操作，这样也就意味着DStream实际上是一种逻辑级别上的概念，相当于我们人为的把实时流进来的数据切为一段一段的（以固定的时间间隔），从空间的角度来看实际上这一段一段的数据实际上是固定不变的，这样的话也就是满足了Spark Code RDD只能对静态数据操作的要求，但时间的维度来看其实数据是流动的，这也是Spark Straming的精髓所在