Storm-Concept

1. Storm集群架构

        

strom jar all-your-code.jar backtype.storm.MyWordCounterTopology arg1 arg2

这个命令会运行主类: backtype.strom.MyTopology, 参数是arg1, arg2。这个类的main函数定义这个topology并且把它提交给Nimbus。
storm jar负责连接到nimbus并且上传jar文件。因为topology的定义其实就是一个Thrift结构并且nimbus就是一个Thrift服务。
Storm集群采用主从架构方式，主节点是Nimbus，从节点是Supervisor，有关调度相关的信息存储到ZooKeeper集群中.

Storm适用的场景：
        1、流数据处理：Storm可以用来用来处理源源不断的消息，并将处理之后的结果保存到持久化介质中。
        2、分布式RPC：由于Storm的处理组件都是分布式的，而且处理延迟都极低，所以可以Storm可以做为一个通用的分布式RPC框架来使用。

　　

　　Nimbus:　Storm集群的Master节点，负责分发用户代码，指派给具体的Supervisor节点上的Worker节点，去运行Topology对应的组件（Spout/Bolt）的Task。
　　Supervisor: Storm集群的从节点，负责管理运行在Supervisor节点上的每一个Worker进程的启动和终止。 通过Storm的配置文件中的supervisor.slots.ports配置项，可以指定在一 个Supervisor上最大允许多少个Slot，每个Slot通过端口号来唯一标识，一个端口号对应一个Worker进程（如果该Worker进程被启动）。

　　Worker: 运行具体处理组件逻辑的进程。Worker运行的任务类型只有两种，一种是Spout任务，一种是Bolt任务。

　　Task: worker中每一个spout/bolt的线程称为一个task. 在storm0.8之后，task不再与物理线程对应，不同spout/bolt的task可能会共享一个物理线程，该线程称为executor。

　　ZooKeeper:用来协调Nimbus和Supervisor，如果Supervisor因故障出现问题而无法运行Topology，Nimbus会第一时间感知到，并重新分配Topology到其它可用的Supervisor上运行.

2. Storm编程模型

　　Strom在运行中可分为spout与bolt两个组件，其中，数据源从spout开始，数据以tuple的方式发送到bolt，多个bolt可以串连起来，一个bolt也可以接入多个spot/bolt.　　

　　Topology：Storm中运行的一个实时应用程序的名称。将 Spout、 Bolt整合起来的拓扑图。定义了 Spout和 Bolt的结合关系、并发数量、配置等等。
　　Spout：在一个topology中获取源数据流的组件。通常情况下spout会从外部数据源中读取数据，然后转换为topology内部的源数据。
　　Bolt：接受数据然后执行处理的组件,用户可以在其中执行自己想要的操作。
　　Tuple：一次消息传递的基本单元，理解为一组消息就是一个Tuple。
　　Stream：Tuple的集合。表示数据的流向。

2.1  Stream是storm里面的关键抽象。一个stream是一个没有边界的tuple序列。storm提供一些原语来分布式地、可靠地把一个stream传输进一个新的stream.

2.2 storm提供的最基本的处理stream的原语是spout和bolt。你可以实现Spout和Bolt对应的接口以处理你的应用的逻辑。

2.3 通常Spout会从外部数据源（队列、数据库等）读取数据，然后封装成Tuple形式，之后发送到Stream中。Spout是一个主动的角色，在接口内部有个nextTuple函数，

Storm框架会不停的调用该函数。

　2.4  bolt可以接收任意多个输入stream， 作一些处理， 有些bolt可能还会发射一些新的stream。
    2.5  一些复杂的流转换， 比如从一些tweet里面计算出热门话题， 需要多个步骤， 从而也就需要多个bolt。
    2.6  Bolt可以做任何事情: 运行函数， 过滤tuple, 做一些聚合， 做一些合并以及访问数据库等等。
    2.7  Bolt处理输入的Stream，并产生新的输出Stream。Bolt可以执行过滤、函数操作、Join、操作数据库等任何操作。
    2.8  Bolt是一个被动的角色，其接口中有一个execute(Tuple input)方法，在接收到消息之后会调用此函数，用户可以在此方法中执行自己的处理逻辑.
    2.9  spout和bolt所组成一个网络会被打包成topology， topology是storm里面最高一级的抽象（类似 Job），
    2.10 你可以把topology提交给storm的集群来运行。topology的结构在Topology那一段已经说过了.

3. Topology运行

　　　　(1). Worker（jvm进程）
　　　　(2). Executor（Worker 里的线程）
　　　　(3). Task（具体的 spout 或者 bolt）

1. 　　1个worker进程执行的是1个topology的子集（注：不会出现1个worker为多个topology服务）。
2. 　　1个worker进程会启动1个或多个executor线程来执行1个topology的component(spout或bolt)。
3. 　　1个运行中的topology就是由集群中多台物理机上的多个worker进程组成的。
4. 　　executor是1个被worker进程启动的单独线程。
5. 　　每个executor只会运行1个topology的1个component(spout或bolt)的task。
6. 　　注：task可以是1个或多个，storm默认是1个component只生成1个task，executor线程里会在每次循环里顺序调用所有task实例）。
7. 　　task是最终运行spout或bolt中代码的单元（注：1个task即为spout或bolt的1个实例，executor线程在执行期间会调用该task的nextTuple或execute方法）。
8. 　　topology启动后，1个component(spout或bolt)的task数目是固定不变的，但该component使用的executor线程数可以动态调整（
9. 　　例如：1个executor线程可以执行该component的1个或多个task实例）。
10. 　　这意味着，对于1个component存在这样的条件：#threads<=#tasks（即：线程数小于等于task数目）。
11. 　　默认情况下task的数目等于executor线程数目，即1个executor线程只运行1个task.

 4. 概念

　　1.拓扑(Topology)：打包好的实时应用计算任务，同Hadoop的MapReduce任务相似。

TopologyBuilder builder =newTopologyBuilder();
builder.setSpout(1,newRandomSentenceSpout(),5);
builder.setBolt(2,newSplitSentence(),8).shuffleGrouping(1);
builder.setBolt(3,newWordCount(),12).fieldsGrouping(2,newFields("word"));

　　2.元组(Tuple)：是Storm提供的一个轻量级的数据格式，可以用来包装你需要实际处理的数据。Tuple本来应该是一个Key-Value的Map，

由于各个组件间传递的tuple的字段名称   已经事先定义好了，所以Tuple只需要按序填入各个Value，所以就是一个Value List。一个没有边界的、源源不断的、连续的Tuple序列          就组成了Stream

　　3.流(Streams)：数据流(Stream)是Storm中对数据进行的抽象，它是时间上无界的tuple元组序列（无限的元组序列）｡
　　4.Spout(喷嘴)：Storm中流的来源。Spout从外部数据源，如消息队列中读取元组数据并吐到拓扑里。

public class RandomInputSpout extends BaseRichSpout {
    SpoutOutputCollector spoutOutputCollector;
    Random random;

    @Override
    @SuppressWarnings("rawtypes")public void open(Map conf, TopologyContext context,
                     SpoutOutputCollector collector) {
        spoutOutputCollector = collector;
        random = new Random();
    }

    @Override
    public void nextTuple() {
        Utils.sleep(2000);
        String[] sentences = new String[]{ "I want sth", "Let me go", "Oh my god", "View sth", "ET want god do sth"};
        String sentence = sentences[random.nextInt(sentences.length)];
        spoutOutputCollector.emit(new Values(sentence.trim().toLowerCase()));
    }
    @Override
    public void ack(Object id) {
    }
    @Override
    public void fail(Object id) {
    }
    @Override
    public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
        declarer.declare(new Fields("value"));
    }
}

　　5.Bolts：在拓扑中所有的计算逻辑都是在Bolt中实现的。

public static ExclamationBolt implements IRichBolt {
    OutputCollector _collector;
    publicvoidprepare(Map conf, TopologyContext context,
                      OutputCollector collector) {
        _collector = collector;
    }
    publicvoidexecute(Tuple tuple) {
        _collector.emit(tuple,newValues(tuple.getString(0) +"!!!"));
        _collector.ack(tuple);
    }
    publicvoidcleanup() {
    }
    publicvoiddeclareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
        declarer.declare(newFields("word"));
    }
}

　　6.任务(Tasks)：每个Spout和Bolt会以多个任务(Task)的形式在集群上运行。

　　7.组件(Component)：是对Bolt和Spout的统称。
　　8.流分组(Stream groupings)：流分组定义了一个流在一个消费它的Bolt内的多个任务(task)之间如何分组。

　　　　Storm的Grouping即消息的Partition机制。当一个Tuple被发送时，如何确定将它发送个某个（些）Task来处理？？

　　　　8.1 ShuffleGrouping：随机选择一个Task来发送。

　　　　8.2 FiledGrouping：根据Tuple中Fields来做一致性hash，相同hash值的Tuple被发送到相同的Task。

　　　　8.3  AllGrouping：广播发送，将每一个Tuple发送到所有的Task。
　　　　8.4  GlobalGrouping：所有的Tuple会被发送到某个Bolt中的id最小的那个Task。
　　　　8.5  NoneGrouping：不关心Tuple发送给哪个Task来处理，等价于ShuffleGrouping。
　　　　8.6  DirectGrouping：直接将Tuple发送到指定的Task来处理。
　　9.可靠性(Reliability)：Storm保证了拓扑中Spout产生的每个元组都会被处理。
　　10.Workers(工作进程)：拓扑以一个或多个Worker进程的方式运行。每个Worker进程是一个物理的Java虚拟机，执行拓扑的一部分任务。
　　11.Executor(线程)：是1个被worker进程启动的单独线程。每个executor只会运行1个topology的1个component。
　　12.Nimbus：Storm集群的Master节点，负责分发用户代码，指派给具体的Supervisor节点上的Worker节点，去运行Topology对应的组件（Spout/Bolt）的Task。
　　13.Supervisor：Storm集群的从节点，负责管理运行在Supervisor节点上的每一个Worker进程的启动和终止。

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