State Management

Samza的task可以把数据进行本地存储，并且对这些数据进行丰富的查询。

 

比较SQL中的select ... where...并不需要保存状态。但是aggregation和join就需要存储row之间的状态。

Samza提供了一些基本功能，能够使得streaming join和aggregation以及其它的有状态的处理更容易实现。

 

何处需要stateful processing?

• windowed aggregation 比如：每个用户每小时的点击量
• • 这种windowed processing通常用于ranking和relevance , 发现"trending topics ", 以及简单的实时reporting和monitoring。
  • 困难在于：当一个window处理的消息很多时，如果这个window 失败了，当重启时应该如何避免需要把全部消息重新处理一遍。
• table-table join
• stream-table join
• stream-stream join

如何管理task state? 如何支持这样的stateful processing?

 

有以下几种常用方案

In-memory state with checkpointing

周期性的把task在内存中的数据做checkpoint. S4的状态管理就是这样做的。

缺点是当作为state的数据量很大时，每次都完全dump所有数据不切实际，如果用diff又太复杂。

 

Using an external store

另一种常见的方案是把状态写进一个外部的数据库或者key-value store中。

samza支持这种方式，但是提供了本地持久化作为更好的选项。

 

Local state in Samza

Samza allows tasks to maintain persistent, mutable, queryable state that is physically co-located with each task.

Samza支持task在跟task同一台机器上维持持久化的、可变的、可查询的状态。

每个task在写OutputStream的同时，还会写Changlog Stream。

 

Key-value storage

Kafka自带一个key-value store的实现，使用LevelDB。这个k-v store使用一个高可靠的"changelog" stream做为支撑，这个stream通过做为一个"redo log"来为task的状态提供了fault-tolerance功能。

 

Fault-tolerance

一个task的local storage实际上是一个缓存，那么当一个机器fail之后，怎么才能在另一个机器上重建这个缓存呢？

这里有两种选择

1. 在一个task重启时，重新读取曾经的所有输入以重建它的state。但是通常这个state会比input stream小得多，或者input stream是不可重放的。所以重新处理原有输入是一种浪费
2. 使用一个changelog流。task把它的每次状态的改变记在这个流里。changelog就是一个普通的流，可以被其它人订阅。当然changelog是不断增长的，为了避免它占用太多空间，可以使用Kafka 0.8.1提供的log compaction功能，来去掉重复的条目。

Using the key-value store

首先在config里加上以下配置

 

# Use the key-value store implementation for a store called "my-store"
stores.my-store.factory=org.apache.samza.storage.kv.KeyValueStorageEngineFactory

# Log changes to the store to an output stream for restore
# If no changelog is specified the store will not be logged (but you can still rebuild off your input streams)
stores.my-store.changelog=kafka.my-stream-name

# The serialization format to use
stores.my-store.key.serde=string
stores.my-store.msg.serde=string

 

然后在StreamTask里这么写

 

public class MyStatefulTask implements StreamTask, InitableTask {
  private KeyValueStore<String, String> store;

public void init(Config config, TaskContext context) {
    this.store = (KeyValueStore<String, String>) context.getStore("store");
  }

public void process(IncomingMessageEnvelope envelope, MessageCollector collector, TaskCoordinator coordinator) {
    System.out.println("Adding " + envelope.getKey() + " => " + envelope.getMessage() + " to the store.");
    store.put((String) envelope.getKey(), (String) envelope.getMessage());
  }
}