一、Spark Streaming处理框架：

Spark Streaming接收Kafka、Flume、HDFS等各种来源的实时输入数据，可以使用诸如map、reduce、join等高级函数进行复杂算法的处理。最后还可以将处理结果存储到文件系统，处理结果保存到HDFS，数据库等。

二、SparkStreaming实时任务如何开发？

1. 数据的输入

1.1 socket（测试开发的时候使用起来很方便。）

1.2 HDFS（使用得很少）

1.3 Flume（也是很少）

1.4 自定义数据源（用得很少，我们公司里面没有出现过，但是不代表没有用。）

1.5 Kafka 真正企业里面使用的是kafka

2. 数据的处理：

企业里面怎么用？

2.1 RDD的那些算子

2.2 transform

2.3 updateStateByKey

2.4 mapWithState

2.5 Window窗口的计算

3. 数据的输出

3.1 print(测试的时候使用)

3.2 foreachRDD(允许用户对Dstream每一批数据对应的RDD本身做任意操作，企业里面也是使用的这个api)

这个就是真正项目上线的时候需要使用的API。

存入kafka,mysql,codis,reids,hbase

比如公司里面上班：

电梯：批处理，或者说是离线处理。

离线，数据量大

商场里面购物：

扶梯：实时处理，处理的是流数据

实时，每次处理的数据量不大。

三、spark组件类比：

SparkCore:核心计算引擎

1. 核心的抽象 RDD

2. 程序的入口

val conf=new SparkConf

val sc=new SparkContext(conf)

后面无非就是一些算子对RDD进行各种操作。

SparkStreaming

1. 核心的抽象 DStream（一个DStream包括多个RDD，加了时间维度（隔一定时间执行一套RDD），不同时间RDD变换）

2. 程序的入口

val conf=new SparkConf()

val ssc=new StremaingContext(conf,Seoncdss(1))

SparkSQL：

1. 核心的抽象 DataFrame/DataSet

2. 程序的入口

spark1.x: val sqlContext=new SQLContext(conf)

spark2.x: val spark=SparkSessionxxx

后面的操作无非就是对dataFream/dataset进行各种算子的操作

三、Sparkstreaming架构:

– Client：负责向Spark Streaming中灌入数据（flume kafka）

• 整个架构由3个模块组成：

– Master：记录Dstream之间的依赖关系或者血缘关系，并负责任务调度以生成新的RDD

– Worker：①从网络接收数据并存储到内存中 ②执行RDD计算

spark中driver=AM , executor=worker节点

四、SparkStreaming作业提交

• Network Input Tracker：跟踪每一个网络received数据，并且将其映射到相应的input Dstream上

• Job Scheduler：周期性的访问DStream Graph并生成Spark Job，将其交给Job Manager执行

• Job Manager：获取任务队列，并执行Spark任务

五、SparkStreaming窗口操作

Spark提供了一组窗口操作，通过滑动窗口技术对大规模数据的增量更新进行统计分析

• Window Operation：定时进行一定时间段内的数据处理（上图time 3 4 5 每个2秒，一共6秒）

• 任何基于窗口操作需要指定两个参数：

– 窗口总长度（window length）10s

– 滑动时间间隔（slide interval） 2s

执行代码前先启动nc -lk 9999

执行代码：整个窗口长度10s,每2秒打印一次

改代码：

1.上代码改为seconds(10),second(3),报错，必须为scc seconds的整数倍

2.改为seconds(9),second(2)也出错，如下图，也必须为上scc seconds整数倍

六、Sparkstreaming全局统计量

• 如果要使用updateStateByKey算子，就必须设置一个checkpoint目录，开启checkpoint机制

• 这样的话才能把每个key对应的state除了在内存中有，那么是不是也要checkpoint一份

• 因为你要长期保存一份key的state的话，那么spark streaming是要求必须用checkpoint的，以便于在内存数据丢失的时候，可以从checkpoint中恢复数据

左10s统计结果，右再过2s统计结果，最后全局合并统计updatestatebykey,要开启checkpoint且先nc -lp 9999

再输入7个a后

Sparkstreaming容错性分析

（RDD容错靠血缘关系DAG，sparkstreaming靠WAL）

• 实时的流式处理系统必须是7*24运行的，同时可以从各种各样的系统错误中恢复，在设计之初，Spark Streaming就支持driver和worker节点的错误恢复。

1. Worker容错：spark和rdd的保证worker节点的容错性。spark streaming构建在spark之上，所以它的worker节点也是同样的容错机制

•2.Driver容错：依赖WAL（WriteAheadLog）持久化日志

– 启动WAL需要做如下的配置

– 1：给streamingContext设置checkpoint的目录，该目录必须是HADOOP支持的文件系统hdfs，用来保存WAL和

做Streaming的checkpoint

– 2：spark.streaming.receiver.writeAheadLog.enable 设置为true； receiver才有WAL

Sparkstreaming中WAL简介

• Spark应用分布式运行的，如果driver进程挂了，所有的executor进程将不可用，保存在这些进程所

持有内存中的数据将会丢失。为了避免这些数据的丢失，Spark Streaming中引入了一个WAL.

• WAL在文件系统和数据库中用于数据操作的持久化，先把数据写到一个持久化的日志中，然后对数

据做操作，如果操作过程中系统挂了，恢复的时候可以重新读取日志文件再次进行操作。

• 如果WAL 启用了，所有接收到的数据会保存到一个日志文件中去（HDFS), 这样保存接收数据的持

久性，此外，如果只有在数据写入到log中之后接收器才向数据源确认，这样drive重启后那些保存在

内存中但是没有写入到log中的数据将会重新发送，这两点保证的数据的无丢失。

WAL工作原理

driver=AM , executor=worker节点

block+文件数据（代码）WAL 两部分结合

1. 蓝色的箭头表示接收的数据：

– 接收器把数据流打包成块，存储在executor的内存中，如果开启了WAL，将会把数据写入到存在容错文

件系统的日志文件中

2. 青色的箭头表示提醒driver：

– 接收到的数据块的元信息发送给driver中的StreamingContext, 这些元数据包括：executor内存中数据

块的引用ID和日志文件中数据块的偏移信息

3. 红色箭头表示处理数据：

– 每一个批处理间隔，StreamingContext使用块信息用来生成RDD和jobs. SparkContext执行这些job用

于处理executor内存中的数据块

4. 黄色箭头表示checkpoint这些计算：

– 以便于恢复。流式处理会周期的被checkpoint到文件中

Sparkstreaming消费kafka

Spark Streaming 接受数据的方式有两种： 只有receive有wal,direct不需要

• Receiver-based Approach：offset存储在zookeeper，由Receiver维护，Spark获取数据存入executor中，调用

Kafka高阶API

Direct Approach (No Receivers)：offset自己存储和维护，由Spark维护，且可以从每个分区读取数据，调用Kafka低阶API

SparkstreamingonKafkaDirect

1. Direct的方式是会直接操作kafka底层的元数据信息

2. 由于直接操作的是kafka，kafka就相当于底层的文件系统（对应receiver的executor内存）。

3. 由于底层是直接读数据，没有所谓的Receiver，直接是周期性(Batch Intervel)的查询kafka，

处理数据的时候，我们会使用基于kafka原生的Consumer api来获取kafka中特定范围(offset

范围)中的数据。

4. 读取多个kafka partition，Spark也会创建RDD的partition ，这个时候RDD的partition和

kafka的partition是一致的。

5. 不需要开启wal机制，从数据零丢失的角度来看，极大的提升了效率，还至少能节省一倍的磁盘

空间。从kafka获取数据，比从hdfs获取数据，因为zero copy的方式，速度肯定更快。

Direct与 Receiver对比

• 从容错角度：

– Receiver（高层次的消费者API）：在失败的情况下，有些数据很有可能会被处理不止一次。接收到的数

据被可靠地保存到WAL中，但是还没有来得及更新Zookeeper中Kafka偏移量。导致数据不一致性：

Streaming知道数据被接收，但Kafka认为数据还没被接收。这样系统恢复正常时，Kafka会再一次发送这

些数据。at least once

– Direct（低层次消费者API）：给出每个batch区间需要读取的偏移量位置，每个batch的Job被运行时，

对应偏移量的数据从Kafka拉取，偏移量信息也被可靠地存储（checkpoint），在从失败中恢复可以直接

读取这些偏移量信息。exactly once

Direct API消除了需要使用WAL的Receivers的情况，而且确保每个Kafka记录仅被接收一次并被高效地接收

。这就使得我们可以将Spark Streaming和Kafka很好地整合在一起。总体来说，这些特性使得流处理管道拥

有高容错性，高效性，而且很容易地被使用。

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大数据开发笔记（八）：Sparkstreaming

一、Spark Streaming处理框架：

二、SparkStreaming实时任务如何开发？

三、spark组件类比：

三、Sparkstreaming架构:

四、SparkStreaming作业提交

五、SparkStreaming窗口操作

六、Sparkstreaming全局统计量

Sparkstreaming容错性分析

Sparkstreaming中WAL简介

WAL工作原理

Sparkstreaming消费kafka

SparkstreamingonKafkaDirect

Direct与 Receiver对比

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