【Flink】Flink对于迟到数据的处理

╰+攻爆jí腚メ 2022-04-25 10:38 292阅读 0赞

代码地址：[https://github.com/18113996630/flink-practice/blob/master/src/main/scala/com/hrong/flink/watermark/WaterMarkFunc02.scala][https_github.com_18113996630_flink-practice_blob_master_src_main_scala_com_hrong_flink_watermark_WaterMarkFunc02.scala]

视频讲解：[flink迟到数据处理视频讲解][flink]

waterMark和Window机制解决了流式数据的乱序问题，对于因为延迟而顺序有误的数据，可以根据eventTime进行业务处理，详情见上一篇博客：[Flink的事件时间及watermark水印讲解-附代码实例][Flink_watermark_-]

对于延迟的数据Flink也有自己的解决办法，主要的办法是给定一个允许延迟的时间，在该时间范围内仍可以接受处理延迟数据

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设置允许延迟的时间是通过**allowedLateness(lateness: Time)**设置

保存延迟数据则是通过**sideOutputLateData(outputTag: OutputTag\[T\])**保存

获取延迟数据是通过**DataStream.getSideOutput(tag: OutputTag\[X\])**获取

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下面先分别讲解这几个方法，再给出具体的实例加深理解

### 1、**allowedLateness(lateness: Time)** ###

def allowedLateness(lateness: Time): WindowedStream[T, K, W] = {
        javaStream.allowedLateness(lateness)
        this
    }

该方法传入一个Time值，设置允许数据迟到的时间，这个时间和waterMark中的时间概念不同。再来回顾一下，

**waterMark=数据的事件时间-允许乱序时间值**

随着新数据的到来，waterMark的值会更新为最新数据事件时间-允许乱序时间值，但是如果这时候来了一条历史数据，waterMark值则不会更新。总的来说，waterMark是为了能接收到尽可能多的乱序数据。

那这里的Time值呢？主要是为了等待迟到的数据，在一定时间范围内，如果属于该窗口的数据到来，仍会进行计算，后面会对计算方式仔细说明

注意：该方法只针对于基于event-time的窗口，如果是基于processing-time，并且指定了非零的time值则会抛出异常

### 2、sideOutputLateData(outputTag: OutputTag\[T\]) ###

def sideOutputLateData(outputTag: OutputTag[T]): WindowedStream[T, K, W] = {
        javaStream.sideOutputLateData(outputTag)
        this
    }

该方法是将迟来的数据保存至给定的outputTag参数，而OutputTag则是用来标记延迟数据的一个对象。

### 3、DataStream.getSideOutput(tag: OutputTag\[X\]) ###

通过window等操作返回的DataStream调用该方法，传入标记延迟数据的对象来获取延迟的数据

### 4、对延迟数据的理解 ###

延迟数据是指：

在当前窗口【假设窗口范围为10-15】已经计算之后，又来了一个属于该窗口的数据【假设事件时间为13】，这时候仍会触发window操作，这种数据就称为延迟数据。

那么问题来了，延迟时间怎么计算呢？

假设窗口范围为10-15，延迟时间为2s，则只要waterMark<15+2，并且属于该窗口，就能触发window操作。而如果来了一条数据使得waterMark>=15+2，10-15这个窗口就不能再触发window操作，即使新来的数据的event-time<15+2+3

### 5、代码实例讲解 ###

大概讲解一下代码的流程：

1、监听某主机的9000端口，读取socket数据(格式为  name:timestamp)

2、给当前进入flink程序的数据加上waterMark，值为eventTime-3s

3、根据name值进行分组，根据窗口大小为5s划分窗口，设置允许迟到时间为2s，依次统计窗口中各name值的数据

4、输出统计结果以及迟到数据

5、启动Job

import org.apache.commons.lang3.time.FastDateFormat
    import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple
    import org.apache.flink.streaming.api.TimeCharacteristic
    import org.apache.flink.streaming.api.functions.AssignerWithPeriodicWatermarks
    import org.apache.flink.streaming.api.scala.function.WindowFunction
    import org.apache.flink.streaming.api.scala.{DataStream, OutputTag, StreamExecutionEnvironment}
    import org.apache.flink.streaming.api.watermark.Watermark
    import org.apache.flink.streaming.api.windowing.assigners.TumblingEventTimeWindows
    import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time
    import org.apache.flink.streaming.api.windowing.windows.TimeWindow
    import org.apache.flink.util.Collector
    
    import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
    
    /**
      * 延迟测试
      * 详细讲解博客地址：https://blog.csdn.net/hlp4207/article/details/90717905
      */
    object WaterMarkFunc02 {
      // 线程安全的时间格式化对象
      val sdf: FastDateFormat = FastDateFormat.getInstance("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SSS")
    
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        val hostName = "s102"
        val port = 9000
        val delimiter = '\n'
        val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
        // 将EventTime设置为流数据时间类型
        env.setStreamTimeCharacteristic(TimeCharacteristic.EventTime)
        env.setParallelism(1)
        val streams: DataStream[String] = env.socketTextStream(hostName, port, delimiter)
        import org.apache.flink.api.scala._
        val data = streams.map(data => {
          // 输入数据格式：name:时间戳
          // flink:1559223685000
          try {
            val items = data.split(":")
            (items(0), items(1).toLong)
          } catch {
            case _: Exception => println("输入数据不符合格式：" + data)
              ("0", 0L)
          }
        }).filter(data => !data._1.equals("0") && data._2 != 0L)
    
        //为数据流中的元素分配时间戳，并定期创建水印以监控事件时间进度
        val waterStream: DataStream[(String, Long)] = data.assignTimestampsAndWatermarks(new AssignerWithPeriodicWatermarks[(String, Long)] {
          // 事件时间
          var currentMaxTimestamp = 0L
          val maxOutOfOrderness = 3000L
          var lastEmittedWatermark: Long = Long.MinValue
    
          // Returns the current watermark
          override def getCurrentWatermark: Watermark = {
            // 允许延迟三秒
            val potentialWM = currentMaxTimestamp - maxOutOfOrderness
            // 保证水印能依次递增
            if (potentialWM >= lastEmittedWatermark) {
              lastEmittedWatermark = potentialWM
            }
            new Watermark(lastEmittedWatermark)
          }
    
          // Assigns a timestamp to an element, in milliseconds since the Epoch
          override def extractTimestamp(element: (String, Long), previousElementTimestamp: Long): Long = {
            // 将元素的时间字段值作为该数据的timestamp
            val time = element._2
            if (time > currentMaxTimestamp) {
              currentMaxTimestamp = time
            }
            val outData = String.format("key: %s    EventTime: %s    waterMark:  %s",
              element._1,
              sdf.format(time),
              sdf.format(getCurrentWatermark.getTimestamp))
            println(outData)
            time
          }
        })
        val lateData = new OutputTag[(String,Long)]("late")
        val result: DataStream[String] = waterStream.keyBy(0)// 根据name值进行分组
          .window(TumblingEventTimeWindows.of(Time.seconds(5L)))// 5s跨度的基于事件时间的翻滚窗口
        /**
          * 对于此窗口而言，允许2秒的迟到数据，即第一次触发是在watermark > end-of-window时
          * 第二次（或多次）触发的条件是watermark < end-of-window + allowedLateness时间内，这个窗口有late数据到达
          */
          .allowedLateness(Time.seconds(2L))
          .sideOutputLateData(lateData)
          .apply(new WindowFunction[(String, Long), String, Tuple, TimeWindow] {
            override def apply(key: Tuple, window: TimeWindow, input: Iterable[(String, Long)], out: Collector[String]): Unit = {
              val timeArr = ArrayBuffer[String]()
              val iterator = input.iterator
              while (iterator.hasNext) {
                val tup2 = iterator.next()
                timeArr.append(sdf.format(tup2._2))
              }
              val outData = String.format("key: %s    data: %s    startTime:  %s    endTime:  %s",
                key.toString,
                timeArr.mkString("-"),
                sdf.format(window.getStart),
                sdf.format(window.getEnd))
              out.collect(outData)
            }
          })
        result.print("window计算结果:")
    
        val late = result.getSideOutput(lateData)
        late.print("迟到的数据:")
    
        env.execute(this.getClass.getName)
      }
    }

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接下来开始输入数据进行测试验证：

![20190531171703343.png][]

![20190531171812821.png][]可以看到window范围为【15-20】，这时候我们再输入几条属于该范围的数据：

![20190531172015801.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hscDQyMDc_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

输入了事件时间为17、16、15三条数据，都触发了window操作，那我们试着输入一下窗口范围为【10-15】的数据：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hscDQyMDc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hscDQyMDc_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

窗口范围为【10-15】的数据则属于迟到的数据，已经超过了最大等待时间，我们可以来试着计算一下允许上个窗口迟到数据的waterMark值

**窗口结束时间+延迟时间=最大waterMark值**

15 + 2 = 17

当前的waterMark值为20，大于17，所以窗口范围为10-15的数据已经是迟到的数据了

再来计算一下窗口时间范围为15-20的临界值：

20 + 2 = 22

即当waterMark上涨到22,15-20窗口范围内的数据就属于迟到数据，不能再参与计算了

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记住我们算出的临界值22，继续输入数据测试：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hscDQyMDc_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hscDQyMDc_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

输入数据A时，waterMark上涨至21，此时输入属于15-20窗口范围内的数据B，依然能触发窗口操作；

输入数据C，waterMark上涨至22，等于刚才我们算出来的临界值，此时输入,数据B，则已不能触发窗口操作，属于迟到的数据。

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最后，总结一下flink对于延迟数据的处理：

如果延迟的数据有业务需要，则设置好允许延迟的时间，每个窗口都有属于自己的最大等待延迟数据的时间限制：

**窗口结束时间+延迟时间=最大waterMark值**

即当waterMark值大于的上述计算出的最大waterMark值，该窗口内的数据就属于迟到的数据，无法参与window计算

视频讲解：[flink迟到数据处理视频讲解][flink 1]

[https_github.com_18113996630_flink-practice_blob_master_src_main_scala_com_hrong_flink_watermark_WaterMarkFunc02.scala]: https://github.com/18113996630/flink-practice/blob/master/src/main/scala/com/hrong/flink/watermark/WaterMarkFunc02.scala
[flink]: https://www.bilibili.com/video/av87952025
[Flink_watermark_-]: https://blog.csdn.net/hlp4207/article/details/90698296
[20190531171703343.png]: /images/20220125/7a7f632681d346919aaf652dcce21d6a.png
[20190531171812821.png]: /images/20220125/4866c89f333040ee991dc63f48bde900.png
[20190531172015801.png]: /images/20220125/d18e96d168284c9181ed49aae1adabaf.png
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[flink 1]: https://www.bilibili.com/video/av54219884