大数据技术原理与应用之【流计算】习题

1.试述流数据的概念

流数据,即数据以大量、快速、时变的流形式持续到达。

2.试述流数据的特点

流数据具有如下特征:

  • 数据快速持续到达,潜在大小也许是无穷无尽的
  • 数据来源众多,格式复杂
  • 数据量大,但是不十分关注存储,一旦经过处理,要么被丢弃,要么被归档存储
  • 注重数据的整体价值,不过分关注个别数据
  • 数据顺序颠倒,或者不完整,系统无法控制将要处理的新到达的数据元素的顺序

4.试述流计算的需求

对于一个流计算系统来说,它应达到如下需求:

  • 高性能:处理大数据的基本要求,如每秒处理几十万条数据

  • 海量式:支持TB级甚至是PB级的数据规模

  • 实时性:保证较低的延迟时间,达到秒级别,甚至是毫秒级别

  • 分布式:支持大数据的基本架构,必须能够平滑扩展

  • 易用性:能够快速进行开发和部署

  • 可靠性:能可靠地处理流数据

7.列举几个常见的流计算框架

目前有三类常见的流计算框架和平台:商业级的流计算平台开源流计算框架公司为支持自身业务开发的流计算框架

1.商业级:IBM InfoSphere Streams和IBM StreamBase

2.较为常见的是开源流计算框架,代表如下:

Twitter Storm:免费、开源的分布式实时计算系统,可简单、高效、可靠地处理大量的流数据

Yahoo! S4(Simple Scalable Streaming System):开源流计算平台,是通用的、分布式的、可扩展的、分区容错的、可插拔的流式系统

3.公司为支持自身业务开发的流计算框架:

Facebook Puma

Dstream(百度)

银河流数据处理平台(淘宝)

8.试述流计算的一般处理流程

流计算的处理流程一般包含三个阶段:数据实时采集、数据实时计算、实时查询服务

流计算处理流程示意图

20.试列举几个Storm框架的应用领域

Storm框架可以方便地与数据库系统进行整合,从而开发出强大的实时计算系统

Storm可用于许多领域中,如实时分析、在线机器学习、持续计算、远程RPC、数据提取加载转换等

21.Storm的主要术语包括Streams,Spouts、Bolts、Topology和Stream Groupings,请分别简要描述这几个术语

1.Streams:Storm将流数据Stream描述成一个无限的Tuple序列,这些Tuple序列会以分布式的方式并行地创建和处理

2.Storm框架可以方便地与数据库系统进行整合,从而开发出强大的实时计算系统

3.Bolt:Storm将Streams的状态转换过程抽象为Bolt。Bolt即可以处理Tuple,也可以将处理后的Tuple作为新的Streams发送给其他Bolt

4.Topology:Storm将Spouts和Bolts组成的网络抽象成Topology,它可以被提交到Storm集群执行。Topology可视为流转换图,图中节点是一个Spout或Bolt,边则表示Bolt订阅了哪个Stream。当Spout或者Bolt发送元组时,它会把元组发送到每个订阅了该Stream的Bolt上进行处理

5.Topology:Storm将Spouts和Bolts组成的网络抽象成Topology,它可以被提交到Storm集群执行。Topology可视为流转换图,图中节点是一个Spout或Bolt,边则表示Bolt订阅了哪个Stream。当Spout或者Bolt发送元组时,它会把元组发送到每个订阅了该Stream的Bolt上进行处理

22.一个Topolog由哪些组件组成?

Topology里面的每个处理组件(Spout或Bolt)都包含处理逻辑, 而组件之间的连接则表示数据流动的方向。

27.Storm集群中的Master节点和Work节点各自运行什么后台进程?这些进程又分别负责什么工作?

Storm集群采用“Master—Worker”的节点方式:

Master节点运行名为“Nimbus”的后台程序(类似Hadoop中的“JobTracker”),负责在集群范围内分发代码、为Worker分配任务和监测故障

Worker节点运行名为“Supervisor”的后台程序,负责监听分配给它所在机器的工作,即根据Nimbus分配的任务来决定启动或停止Worker进程,一个Worker节点上同时运行若干个Worker进程

28.试述Zookeeper在Storm框架中的作用

Storm使用Zookeeper来作为分布式协调组件,负责Nimbus和多个Supervisor之间的所有协调工作。借助于Zookeeper,若Nimbus进程或Supervisor进程意外终止,重启时也能读取、恢复之前的状态并继续工作,使得Storm极其稳定。

31.试述Storm框架的工作流程

Storm的工作流程如下图所示:

在这里插入图片描述

  • 所有Topology任务的提交必须在Storm客户端节点上进行,提交后,由Nimbus节点分配给其他Supervisor节点进行处理
  • Nimbus节点首先将提交的Topology进行分片,分成一个个Task,分配给相应的Supervisor,并将Task和Supervisor相关的信息提交到Zookeeper集群上
  • Supervisor会去Zookeeper集群上认领自己的Task,通知自己的Worker进程进行Task的处理
  • 说明:在提交了一个Topology之后,Storm就会创建Spout/Bolt实例并进行序列化。之后,将序列化的组件发送给所有的任务所在的机器(即Supervisor节点),在每一个任务上反序列化组件
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