IMF传奇行动第85课：Spark Streaming第四课：基于HDFS的Spark Streaming案例实战和内幕源码解密



本课分三部分讲解：

第一部分准备HDFS和Spark集群环境；

第二部分用Java代码编写基于HDFS的Spark Streaming案例；

第三部分Spark Streaming on HDFS源码解密。

 

一、准备HDFS和Spark集群环境

1. 启动HDFS，如下图所示：

# start-dfs.sh

2. 启动Spark集群，如下图所示：

# cd $SPARK_HOME/bin

# ./start-all.sh

3. 启动Spark History Server，如下图所示：

# start-history-server.sh

二、案例代码实战

1. 用Java代码编写基于HDFS的SparkStreaming案例：

package com.dt.spark.SparkApps.sparkstreaming;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.SparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.FlatMapFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.Function2;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.streaming.Durations;
import org.apache.spark.streaming.api.java.*;
import scala.Tuple2;
import java.util.Arrays;
/**
 * @author DT大数据梦工厂

 *新浪微博：http://weibo.com/ilovepains/
 */
public class SparkStreamingOnHDFS {
    publicstatic void main(String[]args){
        /**
         * 第一步：配置SparkConf
         * 1. 至少两条线程：
         * 因为SparkStreaming应用程序在运行的时候，至少有一条线程用于不断的循环接收数据，
         * 并且至少有一条线程用于处理接收的数据（否则的话无法有线程用于处理数据，随着时间的推移，内存和磁盘都不堪重负）
         * 2. 对于集群而言，每个Executor一般而言肯定不止一个线程，对于处理Spark Streaming的应用程序而言，每个Executor一般分配多少个Core合适呢？根据我们过去的经验，5个左右的core是最佳的（分配为奇数个Core为最佳）。
         */
        final SparkConf conf =new SparkConf().setMaster("spark://Master:7077").setAppName("SparkOnStreamingOnHDFS");
        /**
         * 第二步：创建SparkStreamingContext，这个是Spark Streaming应用程序所有功能的起始点和程序调度的核心
         * 1，SparkStreamingContext的构建可以基于SparkConf参数，也可以基于持久化SparkStreamingContext的内容来恢复过来(典型的场景是Driver崩溃后重新启动，由于Spark Streaming具有连续7*24小时不间断运行的特征，所有需要在Driver重新启动后继续上一次的状态，此时状态的恢复需要基于曾经的checkpoint)
         * 2，在一个SparkStreaming应用程序中可以创建若干个SparkStreamingContext对象，使用下一个SparkStreamingContext之前需要把前面正在运行的SparkStreamingContext对象关闭掉，由此，我们获得一个重大启发：SparkStreamingContext是Sparkcore上的一个应用程序而已，只不过Spark Streaming框架箱运行的话需要Spark工程师写业务逻辑
         */
//       JavaStreamingContext jsc = new JavaStreamingContext(conf,Durations.seconds(5));//Durations.seconds(5)设置每隔5秒
        final String checkpointDirectory = "hdfs://Master:9000/library/SparkStreaming/Checkpoint_Data";
        JavaStreamingContextFactory factory = new JavaStreamingContextFactory() {
            @Override
            public JavaStreamingContextcreate() {
                return createContext(checkpointDirectory,conf);
            }
        };
        /**
         * 可以从失败中恢复Driver，不过还需要制定Driver这个进程运行在Cluster，并且提交应用程序的时候
         * 指定--supervise;
         */
        JavaStreamingContext jsc = JavaStreamingContext.getOrCreate(checkpointDirectory, factory);
        /**
         * 现在是监控一个文件系统的目录
         * 此处没有Receiver，Spark Streaming应用程序只是按照时间间隔监控目录下每个Batch新增的内容(把新增的)作为RDD的数据来源生成原始的RDD
         */
        //指定从HDFS中监控的目录
        JavaDStream lines = jsc.textFileStream("hdfs://Master:9000/library/SparkStreaming/Data");
        /**
         * 第四步：接下来就像对于RDD编程一样基于DStreaming进行编程！！！
         * 原因是：
         *  DStreaming是RDD产生的模板（或者说类）。
         *  在Spark Streaming具体发生计算前其实质是把每个batch的DStream的操作翻译成对RDD的操作！！
         *  对初始的DStream进行Transformation级别的处理，例如Map,filter等高阶函数的编程，来进行具体的数据计算。
         *  第4.1步：将每一行的字符串拆分成单个单词
         */
        JavaDStream<String> words = lines.flatMap(new FlatMapFunction<String,String>() {
            public Iterable<String>call(Stringline) throws Exception {
                return Arrays.asList(line.split(" "));
            }
        });
        /**
         * 第4.2步：对初始的JavaRDD进行Transformation级别的处理，例如map，filter等高阶函数等的编程，来进行具体的数据计算
         * 在4.1的基础上，在单词拆分的基础上对每个单词实例计数为1，也就是word =>(word,1)
         */
        JavaPairDStream<String,Integer> pairs  = words.mapToPair(new PairFunction<String, String, Integer>() {
            public Tuple2<String, Integer> call(String word) throws Exception {
                return new Tuple2<String,Integer>(word,1);
            }
        });
        /**
         * 第4.3步：在每个单词实例计数的基础上统计每个单词在文件中出现的总次数
         */
        JavaPairDStream<String,Integer> wordscount =pairs.reduceByKey(new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
            public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
                return v1 + v2;
            }
        });
        /**
         * 此处的print并不会直接触发Job的执行，因为现在的一切都是在SparkStreaming框架控制下的，对于Spark而言具体是否
         * 触发真正的Job运行是基于设置的Duration时间间隔的
         * 一定要注意的是：SparkStreaming应用程序要想执行具体的Job，对DStream就必须有output Stream操作，
         * output Stream有很多类型的函数触发，例如：print，saveAsTextFile,saveAsHadoopFiles等，其实最为重要的一个方法是
         * foraeachRDD，因为SparkStreaming处理的结果一般都会放在Redis，DB，DashBoard等上面，foreachRDD主要就是用来完成这些
         * 功能的，而且可以随意的自定义具体数据到底存放在哪里！！！
         */
        wordscount.print();
        /**
         * Spark Streaming执行引擎也就是Driver开始运行，Driver启动的时候是位于一条新的线程中的。
         * 当然其内部有消息循环体用于接收应用程序本身或者Executor的消息；
         */
        jsc.start();
        jsc.awaitTermination();
        jsc.close();
    }
    /**
     * 工厂化模式构建JavaStreamingContext
     */
    private static JavaStreamingContextcreateContext(String checkpointDirectory,SparkConf conf){
        System.out.println("Creating new context");
        JavaStreamingContext ssc = new JavaStreamingContext(conf,Durations.seconds(5));
        ssc.checkpoint(checkpointDirectory);
        return ssc;
    }
}

 

2. 在之前准备的Spark集群中运行上面的代码测试效果：

a. 创建必要的目录

# hadoop dfs -mkdir /library/SparkStreaming

# hadoop dfs -mkdir /library/SparkStreaming/CheckPoint_Data

# hadoop dfs -mkdir /library/SparkStreaming/Data

b. 新建一个脚本SparkAppsStreaming.sh ，内容如下

/usr/local/spark/spark-1.6.0-bin-hadoop2.6/bin/spark-submit--class cn.spark.study.SparkStreamigOnHDFS --master spark://Master:7077 /root/Documents/SparkApps/spark-study-java-0.0.1-SNAPSHOT-jar-with-dependencies.jar

c. 运行脚本

# ./SparkAppsStreaming.sh

此时SparkStreaming会每隔5秒执行一次，不断的扫描监控目录下是否有新的文件。

d. 上传文件到HDFS 中的Data 目录下

# cd $HADOOP_HOME

# hadoop dfs -put ./CHANGES.txt /library/SparkStreaming/Data

e. 输出结果

 

三、SparkStreaming on HDFS源码解密

1. JavaStreamingContextFactory的create方法可以创建JavaStreamingContext。

2. 而我们在具体实现的时候覆写了该方法，内部就是调用createContext方法来具体实现。上述实战案例中我们实现了createContext方法。

/**

 * Factory interface for creating a new JavaStreamingContext

 */

trait JavaStreamingContextFactory {

  def create(): JavaStreamingContext

}

3. checkpoint:

• 一方面：保持容错
• 另一方面：保持状态

在开始和结束的时候，每个batch都会进行checkpoint。

/**

 * Sets the context to periodically checkpoint the DStream operations for master

 * fault-tolerance. The graph will be checkpointed every batch interval.

 * @param directory HDFS-compatible directory where the checkpoint data will be reliably stored

 */

def checkpoint(directory: String) {

  ssc.checkpoint(directory)

}

4. remember:

流式处理中过一段时间数据就会被清理掉，但是可以通过remember可以延长数据在程序中的生命周期，另外延长RDD更长的时间。

应用场景：假设数据流进来，进行ML或者GraphX的时候有时需要很长时间，但是bacth定时定条件的清除RDD，所以就可以通过remember使得数据可以延长更长时间。

/**

 * Sets each DStreams in this context to remember RDDs it generated in the last given duration.

 * DStreams remember RDDs only for a limited duration of duration and releases them for garbage

 * collection. This method allows the developer to specify how long to remember the RDDs (

 * if the developer wishes to query old data outside the DStream computation).

 * @param duration Minimum duration that each DStream should remember its RDDs

 */

def remember(duration: Duration) {

  ssc.remember(duration)

}

5. 在JavaStreamingContext中，getOrCreate方法源码如下：

如果设置了checkpoint，重启程序的时候，getOrCreate()会重新从checkpoint目录中初始化出StreamingContext。

/**

 * Either recreate a StreamingContext from checkpoint data or create a new StreamingContext.

 * If checkpoint data exists in the provided `checkpointPath`, then StreamingContext will be

 * recreated from the checkpoint data. If the data does not exist, then the provided factory

 * will be used to create a JavaStreamingContext.

 *

 * @param checkpointPath Checkpoint directory used in an earlier JavaStreamingContext program

 * @param factory        JavaStreamingContextFactory object to create a new JavaStreamingContext

 * @deprecated As of 1.4.0, replaced by `getOrCreate` without JavaStreamingContextFactor.

 */

@deprecated("use getOrCreate without JavaStreamingContextFactor", "1.4.0")

def getOrCreate(

    checkpointPath: String,

    factory: JavaStreamingContextFactory

  ): JavaStreamingContext = {

  val ssc = StreamingContext.getOrCreate(checkpointPath, () => {

    factory.create.ssc

  })

  new JavaStreamingContext(ssc)

}

 

思考为什么会报下面的错误？

原因：

• Streaming会定期的进行checkpoint
• 重新启动程序的时候，它会进入曾经checkpoint的目录中。如果没有做额外配置的时候，所有的信息都会放在checkpoint的目录中（包括曾经的应用程序信息），因此下次再次启动的时候就会报错，导致无法初始化ShuffledDStream。

课程笔记来源: 

DT大数据梦工厂IMF传奇行动课程学员整理。YY直播永久课堂频道68917580每晚8点准时开课。

Life is short, you need spark!