Flink中案例学习--State与CheckPoint理解

1、State概念理解

在Flink中，按照基本类型，对State做了以下两类的划分：Keyed State， Operator State。

Keyed State：和Key有关的状态类型，它只能被基于KeyedStream之上的操作，方法所使用。我们可以从逻辑上理解这种状态是一个并行度操作实例和一种Key的对应， <parallel-operator-instance, key>。
Operator State：（或者non-keyed state），它是和Key无关的一种状态类型。相应地我们从逻辑上去理解这个概念，它相当于一个并行度实例，对应一份状态数据。因为这里没有涉及Key的概念，所以在并行度（扩/缩容）发生变化的时候，这里会有状态数据的重分布的处理。

概念理解如下图：

1、如果一个job没有设置checkpoint，那么state默认是是保存在java的堆内存中，这样会导致task失败后，state存在丢失现象；

2、checkpoint在一个job中负责一份全局的状态快照，里边包含了所有的task和operator状态；

3、task指的是flink中执行的基本单位，operator指的是算子操作；

4、state可以被记录，也可以在失败的时候被恢复；

5、state存在两种，一种是 key state， 一种是 operator state；

1.1 Keyed State 应用示例：

关键点总结：

1、上述State对象，仅仅是用来与状态进行交互，包括状态的更新，状态删除，状态清空等。

2、真正的状态值可能存在内存、磁盘、或者其他分布式存储系统中。

代码示例：

public class StateManager extends RichFlatMapFunction<Tuple2<Long, Long>, Tuple2<Long, Long>> {

    /**
     * 操作 state 的句柄
     * @param longLongTuple2
     * @param collector
     * @throws Exception
     */

    private transient ValueState<Tuple2<Long, Long>> sum;


    @Override
    public void flatMap(Tuple2<Long, Long> value, Collector<Tuple2<Long, Long>> out) throws Exception {

        //获取state值
        Tuple2<Long, Long> currentSum = sum.value();

        currentSum.f0 = currentSum.f0 + 1;
        currentSum.f1 = currentSum.f1 + value.f1;

        //操作state更新
        sum.update(currentSum);

        //输出flatMap的算子结果
        if(currentSum.f0 >= 2)
        {
            out.collect(new Tuple2<Long, Long>(value.f0, currentSum.f1/currentSum.f0));
        }

    }


    @Override
    public void open(Configuration parameters) throws Exception {

        ValueStateDescriptor<Tuple2<Long, Long>> descriptor = new ValueStateDescriptor<Tuple2<Long, Long>>(
                "average",                                                      //状态的名称
                TypeInformation.of(new TypeHint<Tuple2<Long, Long>>() {}),      //状态的类型
                Tuple2.of(0L, 0L)                                               //状态的初始默认值
        );

        sum = getRuntimeContext().getState(descriptor);

    }
}

1.2 Operator State 应用示例：

 

2、checkpoint的应用示例

基于状态的容错：

1、依靠checkpoint机制；

2、保证exactly-once；

3、只能保证flink系统内的exactly-once；

4、对source和sink需要依赖外部的组建一同保证；

state的存入：

state恢复：

checkpoint概念：

 checkpoint的配置：

1、默认是disable，需要手动开启；

2、checkpoint开启后，默认的 checkpointMode 是Exactly-once；

3、checkpointMode有两种，一种是 Exactly-once， 另一种是 At-least-once；

4、Exactly-once大多数程序是适合的， At-least-once可能用在某些延迟超低的应用程序（始终延迟几ms）

代码配置如下：

        //获取flink的运行环境
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        // 每隔1000 ms进行启动一个检查点【设置checkpoint的周期】
        env.enableCheckpointing(1000);
        // 高级选项：
        // 设置模式为exactly-once （这是默认值）
        env.getCheckpointConfig().setCheckpointingMode(CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE);
        // 确保检查点之间有至少500 ms的间隔【checkpoint最小间隔】
        env.getCheckpointConfig().setMinPauseBetweenCheckpoints(500);
        // 检查点必须在一分钟内完成，或者被丢弃【checkpoint的超时时间】
        env.getCheckpointConfig().setCheckpointTimeout(60000);
        // 同一时间只允许进行一个检查点
        env.getCheckpointConfig().setMaxConcurrentCheckpoints(1);
        // 表示一旦Flink处理程序被cancel后，会保留Checkpoint数据，以便根据实际需要恢复到指定的Checkpoint【详细解释见备注】
        //ExternalizedCheckpointCleanup.RETAIN_ON_CANCELLATION:表示一旦Flink处理程序被cancel后，会保留Checkpoint数据，以便根据实际需要恢复到指定的Checkpoint
        //ExternalizedCheckpointCleanup.DELETE_ON_CANCELLATION: 表示一旦Flink处理程序被cancel后，会删除Checkpoint数据，只有job执行失败的时候才会保存checkpoint


        env.getCheckpointConfig().enableExternalizedCheckpoints(CheckpointConfig.ExternalizedCheckpointCleanup.RETAIN_ON_CANCELLATION);

3、State Backend的应用示例

 三种保存方式介绍：

代码示例：

//设置statebackend
 //env.setStateBackend(new RocksDBStateBackend("hdfs://hadoop100:9000/flink/checkpoints",true));