如何获取流式应用程序中checkpoint的最新offset

对于流式应用程序，保证应用7*24小时的稳定运行，是非常必要的。因此对于计算引擎，要求必须能够适应与应用程序逻辑本身无关的问题（比如driver应用失败重启、网络问题、服务器问题、JVM崩溃等），具有自动容错恢复的功能。

目前，Spark（Spark Streaming/Structured Streaming）和Flink的checkpoint机制，就是处理类似情况，实现容错机制的核心利器。

对于Flink：

为了保证其高可用、Exactly Once的特性，提供了一套强大的checkpoint机制，它能够根据配置周期性地基于流中各个operator的状态来生成快照，从而将这些状态数据定期持久化存储下来，当Flink程序一旦出现故障时，能够将整个应用流程序恢复到故障前的某一种态，从而修正因为故障带来的程序数据状态中断。

对于Spark：

在流式应用中，Spark Streaming/Structured Streaming会将关于应用足够多的信息checkpoint到高可用、高容错的分布式存储系统，如HDFS中，以便从故障中进行恢复。checkpoint有两种类型的数据：

1. 数据checkpoint

对于一些复杂程序，比如跨多个批次组合数据的有状态转换，生成的RDD依赖于先前批次的RDD，导致依赖链的长度随批次的增加而增加。因为故障恢复时间与依赖链成正比，从而导致恢复时间也跟着增长。因此就有必要周期性的将RDD checkpoint到可靠的分布式存储系统中，以此切断依赖链。

这在Spark中的状态算子，如mapWithState、updateStateByKey中尤为常见。

2. 元数据checkpoint

顾名思义，就是将定义流式应用程序中的信息保存到容错系统中，用于从运行流应用程序的driver节点发生故障时，进行容错恢复。元数据包括：

a. 配置：用于创建流应用程序DStream操作：

b. 定义流应用程序的DStream操作集

c. 未完成的批次：未完成的批次job

本文的重点不在于checkpoint具体含义，而是以Spark为例，阐述如何通过程序获取checkpoint中最新的offset，以此为思路，来解决生产中的实际问题。

通常我们会checkpoint到HDFS，首先来看一下checkpoint信息：

offsets目录记录了每个批次中的offset，此目录中的第N条记录表示当前正在处理，第N-1个及之前的记录指示哪些偏移已处理完成。

/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/commits
/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/metadata
/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/offsets
/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/receivedData
/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/sources

hdfs dfs -ls /bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/offsets
 
/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/offsets/0
/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/offsets/1
/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/offsets/2

hdfs dfs -cat /bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/offsets/2
 
v1
{"batchWatermarkMs":0,"batchTimestampMs":1590632490083,"conf":{"spark.sql.streaming.stateStore.providerClass":"org.apache.spark.sql.execution.streaming.state.HDFSBackedStateStoreProvider","spark.sql.streaming.flatMapGroupsWithState.stateFormatVersion":"2","spark.sql.streaming.multipleWatermarkPolicy":"min","spark.sql.streaming.aggregation.stateFormatVersion":"2","spark.sql.shuffle.partitions":"1"}}
2400000001667289

最终获取最新offset的程序示例：

/**
  * @Author bigdatalearnshare
  */
object ReadOffsets {
 
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val path = "/bigdatalearnshare/checkpointLocation/binlog-2-kafka/offsets/2"
 
    val fs = FileSystem.get(new Configuration())
 
    val lastFile = fs.listStatus(new Path(path)).filterNot(_.getPath.getName.endsWith(".tmp.crc"))
      .map { fileName =>
        (fileName.getPath.getName.split("/").last.toInt, fileName.getPath)
      }.maxBy(_._1)._2
 
    val offset = readFile(lastFile.toString).split("\n").last
 
    assert("2400000001667289".equals(offset))
  }
 
  def readFile(path: String): String = {
    val fs = FileSystem.get(new Configuration())
    var br: BufferedReader = null
    var line: String = null
    val result = ArrayBuffer.empty[String]
    try {
      br = new BufferedReader(new InputStreamReader(fs.open(new Path(path))))
      line = br.readLine()
      while (line != null) {
        result += line
        line = br.readLine()
      }
    } finally {
      if (br != null) br.close()
    }
 
    result.mkString("\n")
  }
 
}

这一点在生产环境中还是有一定应用场景的，比如，通过解析mysql binlog日志，将数据同步到kafka，然后再通过消费者程序消费kafka中的数据保存到存储系统中，如delta，通过offset信息对比来校验，binlog到kafka的延迟（如，通过获取binlog中的offset信息与流程序同步到kafka时进行checkpoint的offset做对比）、kafka到存储系统中的延迟。

此外，要注意commits目录下记录的是已完成的批次信息。在实际进行offset比对时，要以此为基准再去获取offsets目录下的offsets信息。

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