通过案例对 spark streaming 透彻理解三板斧之一： spark streaming 另类实验

本期内容 :

• spark streaming另类在线实验
• 瞬间理解spark streaming本质

一．  我们最开始将从Spark Streaming入手

为何从Spark Streaming切入Spark定制？Spark的子框架已有若干，为何选择Spark Streaming？让我们细细道来。

1.  Spark最开始只有Spark Core，没有目前的这些子框架。这些子框架是构建于Spark Core之上的。没有哪个子框架能摆脱Spark Core。我们通过对一个框架的彻底研究，肯定可以领会Spark力量的源泉，并精通所有问题的解决之道。

2.  我们再看看目前的这些子框架。Spark SQL有太多语法，研究这些会太浪费精力。SparkR还没完善。Spark GraphX已无太多可改进之处，图计算相关的数学知识也不是目前重点。Spark MLlib中的机器学习也有太多算法是与数学相关，也不是做改进的好的选择 。所以我们选择了Spark Streaming。

二 . 对Spark Streaming的理解

1. Spark Streaming是流式计算，当今时代是一个流处理时代，一切数据如果不是流式处理， 或者说和流式处理不相关的话，都是无效的数据。

2. 流式处理才是我们对大数据的初步印象，而不是批处理和数据挖掘，当然Spark强悍的地方在于，他的流式处理可以在线的直接使用机器学习、图计算、SparkSQL、Spark R的成果。

3. 整个Spark的程序，基于Spark Streaming的最容易出问题，也是最受关注的地方，也是最需要人才的地方。

4. Spark Streaming和其他子框架的不同之处，Spark Streaming很像基于Spark Core之上的应用程序。

5. 寻龙点穴，Spark就是龙脉，Spark Streaming就是穴位

2015年是流式处理的一年。大家考虑用Spark，主要也是因为Spark Streaming。这是一个流处理的时代，一切数据如果与流式处理不相关的话，都是无效的数据。Spark之所以强悍的一个重要原因在于，它的流式处理可以在线使用图计算、机器学习或者SparkR的成果，这得益于Spark一体化、多元化的基础架构设计。也就是在Spark Streaming中可以调用其它子框架，无需任何设置。这是Spark的无可匹敌之处，也是Spark Streaming必将一统天下的根源。但Spark的应用中，Spark Streaming也是最容易出问题的。

Spark Streaming与其它子框架不同之处在于，它更像是Spark Core之上的一个应用程序。所以如果要做Spark的定制开发，Spark Streaming则提供了最好的参考。你想掌握Spark Streaming，但你不去精通Spark Core的话，那是不可能的。所以我们选择Spark Streaming来提升自己，是找到了关键点。

三 .Spark Streaming另类在线实验

我们在研究Spark Streaming的过程中，会有困惑的事情：如何清晰的看到数据的流入、被处理的过程？

使用一个小技巧，通过调节放大Batch Interval的方式，来降低批处理次数，以方便看清楚各个环节。

我们从已写过的广告点击的在线黑名单过滤的Spark Streaming应用程序入手。

　　

　　1. 案例代码 :

import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.streaming.StreamingContext
import org.apache.spark.streaming.Seconds  

/**
* Created by hadoop on 2016/4/18.
* 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
* 只有效的广告点击计费
* 
*/
object OnlineBlackListFilter {
    def main(args: Array[String]){
      /**
       * 第1步：创建Spark的配置对象SparkConf，设置Spark程序的运行时的配置信息，
       * 例如说通过setMaster来设置程序要链接的Spark集群的Master的URL，如果设置
       * 为local，则代表Spark程序在本地运行，特别适合于机器配置条件非常差（例如
       * 只有1G的内存）的初学者。
       */
      // 创建SparkConf对象
      val conf = new SparkConf()
      // 设置应用程序的名称，在程序运行的监控界面可以看到名称
      conf.setAppName("OnlineBlackListFilter")
      // 此时，程序在Spark集群
      conf.setMaster("spark://Master:7077")  

      val ssc = new StreamingContext(conf, Seconds(30))  

      /**
       * 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够访问完整的信息。
       */
      val blackList = Array(("Spy", true),("Cheater", true))
      val blackListRDD = ssc.sparkContext.parallelize(blackList, 8)  

      val adsClickStream = ssc.socketTextStream("Master", 9999)  

      /**
       * 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
       */
      val adsClickStreamFormatted = adsClickStream.map { ads => (ads.split(" ")(1), ads) }
      adsClickStreamFormatted.transform(userClickRDD => {
        // 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
        val 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的时候是否存在的值。
         * 如果存在的话，表面当前广告点击是黑名单，需要过滤掉，否则的话是有效点击内容；
         */
        val validClicked = joinedBlackListRDD.filter(joinedItem => {
          if(joinedItem._2._2.getOrElse(false))
          {
            false
          } else {
            true
          }  

        })  

        validClicked.map(validClick => {validClick._2._1})
      }).print  

      /**
       * 计算后的有效数据一般都会写入Kafka中，下游的计费系统会从kafka中pull到有效数据进行计费
       */
      ssc.start()
      ssc.awaitTermination()
    }
} 

　　

　　2.  把程序的Batch Interval设置成300秒:

　　  val ssc = new StreamingContext(conf, Seconds(300))

　　3.  重新生成一下jar包 。

　　4.  启动Spark的History Server，打开数据发送的端口 ： nc -lk 9999

　　5.  用spark-submit运行前面生成的jar包 。

　　6.  在数据发送端口输入若干数据，比如：

　　　　1375864674543 Tom
　　　　1375864674553 Spy
　　　　1375864674571 Andy
　　　　1375864688436 Cheater
　　　　1375864784240 Kelvin
　　　　1375864853892 Steven
　　　　1375864979347 John

　　

　　7. 打开浏览器，看History Server的日志信息：

　　

　　　点击最新的应用，看我们目前运行的应用程序中有些什么Job：

　　　总共竟然有5个Job。这完全不是我们此前做Spark SQL之类的应用程序时看到的样子。

　　　我们接下来看一看这些Job的内容，主要揭示一些现象，不会做完全深入的剖析，只是为了先让大家进行一些思考。

　Job 0：此Job不体现我们的业务逻辑代码。这个Job是出于对后面计算的负载均衡的考虑。

　　　

　　　Job 0包含有Stage 0、Stage 1。随便看一个Stage，比如Stage 1。看看其中的Aggregated Metrics by Executor部分：

　　　发现此Stage在所有Executor上都存在。　

　　　Job 1：运行时间比较长，耗时1.5分钟。

　　　点击Stage 2的链接，进去看看Aggregated Metrics By Executor部分：

　　　

　　　可以知道，Stage 2只在Worker4上的一个Executor执行，而且执行了1.5分钟。

　　　是否会觉得奇怪：从业务处理的角度看，我们发送的那么一点数据，没有必要去启动一个运行1.5分钟的任务吧。那这个任务是做什么呢？

　　从DAG Visualization部分，就知道此Job实际就是启动了一个接收数据的Receiver：

　　　原来Receiver是通过一个Job来启动的。那肯定有一个Action来触发它。

看看Tasks部分：　

　　　只有一个Worker运行此Job。是用于接收数据。

　　　Locality Level是PROCESS_LOCAL，原来是内存节点。所以，默认情况下，数据接收不会使用磁盘，而是直接使用内存中的数据。

　　　看来，Spark Streaming应用程序启动后，自己会启动一些Job。默认启动了一个Job来接收数据，为后续处理做准备。

　　　重要启示：一个Spark应用程序中可以启动很多Job，而这些不同的Job之间可以相互配合。这一认识为我们写复杂Spark程序奠定了良好的基础。

　　　Job 2：看Details可以发现有我们程序的主要业务逻辑，体现在Stag 3、Stag4、Stag 5中。

　　　

　　我们看Stag3、Stage4的详情，可以知道这2个Stage都是用4个Executor执行的。所有数据处理是在4台机器上进行的。

　　　Stag 5只在Worker4上。这是因为这个Stage有Shuffle操作。

　　　Job3：有Stage 6、Stage 7、Stage 8。其中Stage 6、Stage 7被跳过。

　　　　

　　　看看Stage 8的Aggregated Metrics by Executor部分。可以看到，数据处理是在4台机器上进行的：

　　　Job4：也体现了我们应用程序中的业务逻辑 。有Stage 9、Stage 10、Stage 11。其中Stage 9、Stage 10被跳过。

　　　　

　　　看看Stage 11的详情。可以看到，数据处理是在Worker4之外的其它3台机器上进行的：

　　　　

　　　综合以上的现象可以知道，Spark Streaming的一个应用中，运行了这么多Job，远不是我们从网络博客或者书籍上看的那么简单。

　　　我们有必要通过这些现象，反过来回溯去寻根问源。不过这次暂不做深入分析。

　　　我们的神奇之旅才刚刚开始。

四.  瞬间理解Spark Streaming本质

　　

　　以上的连续4个图，分别对应以下4个段落的描述：

　　　　Spark Streaming接收Kafka、Flume、HDFS和Kinesis等各种来源的实时输入数据，进行处理后，处理结果保存在HDFS、Databases等各种地方。

　　　　Spark Streaming接收这些实时输入数据流，会将它们按批次划分，然后交给Spark引擎处理，生成按照批次划分的结果流。

　　　　Spark Streaming提供了表示连续数据流的、高度抽象的被称为离散流的DStream。DStream本质上表示RDD的序列。任何对DStream的操作都会转变为对底层RDD的操作。

　　　　Spark Streaming使用数据源产生的数据流创建DStream，也可以在已有的DStream上使用一些操作来创建新的DStream。

　　在我们前面的实验中，每300秒会产生一批数据，基于这批数据会生成RDD，进而触发Job，执行处理。

　　DStream是一个没有边界的集合，没有大小的限制。

　　DStream代表了时空的概念。随着时间的推移，里面不断产生RDD。

　　锁定到时间段后，就是空间的操作。也就是对本时间段的对应批次的数据的处理。

　　下面用实例来讲解数据处理过程。

　　数据处理会有若干个对DStream的操作，这些操作之间的依赖关系，构成了DStreamGraph。如以下图例所示：　　　

　　上图中每个foreach都会触发一个作业，就会顺着依赖从后往前回溯，形成DAG，如下图所示：

　　

　　空间维度确定之后，随着时间不断推进，会不断实例化RDD Graph，然后触发Job去执行处理。

现在再去读官方的Spark Streaming的文档，就好理解多了。

　　

　　　　看来我们的学习，将从Spark Streaming的现象开始，深入到Spark Core和Spark Streaming的本质。