新一代分布式实时流处理引擎Flink入门实战操作篇

2022 年 8 月 21 日
筆記
JAVA, 大数据, 运维

安装部署

安装部署

安装方式

Flink安装支持多种方式，包括Flink Local和Flink Standalone、Flink On Yarn、Flink On Mesos、Flink On K8S等。

Flink Local基本只用于开发测试
Flink Standalone为自身提供资源管理，也大部分用于测试
目前最佳实践还是得基于专业的任务调度和资源管理框架如yarn、k8s、mesos。

使用前面部署服务器hadoop1、hadoop2、hadoop3，利用前面部署Hadoop环境包括HDFS和YARN，Flink运行在所有类unix环境中如Linux、Mac OS X和Cygwin(用于Windows)可使用安装JDK环境,JDK8也是可以的，但官方上最新写的是Java 11。

Local(Standalone 单机部署)

先下载和解压jdk11，配置JDK11环境

JAVA_HOME=/home/commons/jdk-11
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/jt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export JAVA_HOME PATH CLASSPATH
export JAVA_PATH=${JAVA_HOME}/bin:${JRE_HOME}/bin
export PATH=$PATH:${JAVA_PATH}

下载最新版本1.15.1 Flink

wget //dlcdn.apache.org/flink/flink-1.15.1/flink-1.15.1-bin-scala_2.12.tgz
# 解压
tar -xvf flink-1.15.1-bin-scala_2.12.tgz

增加Flink环境变量 vim /etc/profile

# flink环境变量
export FLINK_HOME=/home/commons/flink-1.15.1/
export PATH=$FLINK_HOME/bin:$PATH

保存后更新生效

# 重载环境变量配置
source /etc/profile
# 查看flink执行文件是否生效
which flink
# 进入目录
cd flink-1.15.1

修改flink的配置文件，vim conf/flink-conf.yaml

rest.port: 8081
rest.address: hadoop1
rest.bind-address: hadoop1

classloader.check-leaked-classloader: false

保存启动flink

# 启动flink
./bin/start-cluster.sh

启动成功后可以有StandaloneSessionClusterEntrypoint和TaskManagerRunner两个进程,Flink控制台 8081端口也已经启动监听，log目录存放的是运行日志，可以查阅standalonesession和flink-root-taskexecutor的运行日志，查日志出问题第一时间首选方式。

# 在windows 上可以配置hosts解析，将出现主机名和IP配置好，比如
192.168.5.52 hadoop1
192.168.5.53 hadoop2
192.168.50.95 hadoop3
192.168.5.52 ckserver1
192.168.5.53 ckserver2
192.168.50.95 k8snode

访问//hadoop1:8081/ 出现flink 任务管理主页面

使用flink提供的示例程序测试，先在本机上监听5500端口

nc -l 5500

然后运行flink的SocketWindowWordCount基于流式处理统计单词数量

flink run ./examples/streaming/SocketWindowWordCount.jar --port 5500

执行后产生一个JobID

在Socket窗口上输出测试数据

通过上面JobID在控制台页面查看其详细信息

点击第二条即窗口sink的任务里的Stdout输出信息可以看到Flink每几秒的统计窗口输出单词数量

任务可以通过UI界面取消，也可以通过命令行取消，下述为几个常见命令或脚本

# 显示flink任务列表
flink -list
# 后边跟的任务id 是flink的任务ID,stop方式停止任务对 source 有要求，source必须实现了StopableFunction接口，才可以优雅的停止job，是更优雅的停止正在运行流作业的方式。stop() 仅适用于 source 实现了StoppableFunction 接口的作业。当用户请求停止作业时，作业的所有 source 都将接收 stop() 方法调用。直到所有 source 正常关闭时，作业才会正常结束。这种方式，使作业正常处理完所有作业
flink stop
# 取消任务。如果在 conf/flink-conf.yaml 里面配置了 state.savepoints.dir ，会保存savepoint，否则不会保存 savepoint。立即调用作业算子的 cancel() 方法，以尽快取消它们。如果算子在接到 cancel() 调用后没有停止，Flink 将开始定期中断算子线程的执行，直到所有算子停止为止。
flink cancel

Standalone部署

# 先停止Flink集群
./bin/stop-cluster.sh
# 删除日志目录
rm -rf log/*

部署1个master和3个worker修改flink的主配置文件，在前面local配置基础上修改，vim conf/flink-conf.yaml

# 分发给其他两台后
jobmanager.rpc.address: hadoop1
jobmanager.bind-host: 0.0.0.0

修改masters文件内容，vim conf/masters

hadoop1:8081

修改masters文件内容，vim conf/workers

hadoop1
hadoop2
hadoop3

将hadoop1Flink拷贝hadoop2和hadoop3上

# 分发给其他两台服务器上
scp -r /home/commons/flink-1.15.1 hadoop2:/home/commons/flink-1.15.1
scp -r /home/commons/flink-1.15.1 hadoop3:/home/commons/flink-1.15.1
# 将环境变量配置文件也分发到其他两台或者分别修改
scp -r /etc/profile hadoop2:/etc/
scp -r /etc/profile hadoop3:/etc/
# 分别在hadoop2和hadoop3上执行重载环境变量配置
source /etc/profile
# 在hadoop1上执行启动集群脚本
./bin/start-cluster.sh

查看

hadoop2和hadoop3上也看到TaskManagerRunner也成功启动

查看控制台UI页面，已经显示Available Task Slots为3，Total Task Slots为3，Task Managers为3，3个TaskManager的信息如下：

跑一个本地文件测试

flink run ./examples/batch/WordCount.jar --input /home/commons/word.txt --output /home/commons/out/01

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-4PBRiKRl-1661011137824)(//www.itxiaoshen.com:3001/assets/1661010991517jdB5bSyZ.png)]

通过JobID ab79b7f681dcf2bc6e10fb53b71f745e查看UI信息，任务成功执行完毕

查看输入文件和输出文件内容，已输出正确单词信息

Standalone HA部署

# 先停止Flink集群
./bin/stop-cluster.sh

三台服务器上添加HADOOP环境变量，也可以采用修改一台，scp方式

export HADOOP_HOME=/home/commons/hadoop
export PATH=$PATH:$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin
export HADOOP_CLASSPATH=`hadoop classpath`

完成后三台都执行更新生效环境变量

source /etc/profile

配置高可用模式和ZooKeeper仲裁,在前面配置基础上修改，vim conf/flink-conf.yaml中

high-availability: zookeeper
high-availability.zookeeper.quorum: zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181
high-availability.zookeeper.path.root: /flink
high-availability.cluster-id: /cluster_flink # important: customize per cluster
high-availability.storageDir: hdfs://hadoop2:9000/flink/recovery

修改hadoop1的masters内容，vim conf/masters:

hadoop1:8081
hadoop2:8081

将hadoop1Flink更新配置拷贝hadoop2和hadoop3上

# 分发给其他两台服务器上
scp -r conf/flink-conf.yaml conf/masters hadoop2:/home/commons/flink-1.15.1/conf/
scp -r conf/flink-conf.yaml conf/masters hadoop3:/home/commons/flink-1.15.1/conf/

修改hadoop2的conf/flink-conf.yaml 内容

jobmanager.rpc.address: hadoop2
rest.port: 8081
rest.address: hadoop2
rest.bind-address: hadoop2

在在hadoop1上执行启动集群脚本

./bin/start-cluster.sh

查看hadoop2也有一个StandaloneSessionClusterEntrypoint进程，支持HA

访问hadoop2上也有//hadoop2:8081/ 出现flink 任务管理主页面

同样跑一个HDFS文件测试下

hdfs dfs -mkdir /mytest/input
hdfs dfs -mkdir /mytest/output
hdfs dfs -put /home/commons/word.txt /mytest/input/
flink run ./examples/batch/WordCount.jar --input hdfs://hadoop2:9000/mytest/input/word.txt --output hdfs://hadoop2:9000/mytest/output/w100

查看运行结果

Standalone HA=切换测试

nc -l 6000
flink run ./examples/streaming/SocketWindowWordCount.jar --port 6000

访问hadoop1的Flink控制台页面,从Job Manager的Logs可以看出目前hadoop1是leader激活的状态

访问hadoop2的Flink控制台页面,从其Job Manager的Logs可以看出目前hadoop2没有leadership标志也即是为standby状态

手动杀死hadoop1上的JobManager也即是进程名为StandaloneSessionClusterEntrypoint

现在访问//hadoop1:8081/ 后会自动跳转到//hadoop2:8081/ 控制台页面，在hadoop2的Flink控制台页面Job Manager的Logs可以看出目前hadoop2已经切换为leader active的状态实现HA的切换

重新提交任务也是正常运行和出结果，完成HA模式验证

Flink On Yarn演示案例

概述

Yarn 模式的优点有：
- 资源的统一管理和调度。Yarn 集群中所有节点的资源（内存、CPU、磁盘、网络等）被抽象为 Container。计算框架需要资源进行运算任务时需要向 Resource Manager 申请 Container，Yarn 按照特定的策略对资源进行调度和进行 Container 的分配。Yarn 模式能通过多种任务调度策略来利用提高集群资源利用率。例如 FIFO Scheduler、Capacity Scheduler、Fair Scheduler，并能设置任务优先级。
- 资源隔离。Yarn 使用了轻量级资源隔离机制 Cgroups 进行资源隔离以避免相互干扰，一旦 Container 使用的资源量超过事先定义的上限值，就将其杀死。
- 自动failover处理。例如 Yarn NodeManager 监控、Yarn ApplicationManager 异常恢复。
相对于 Standalone 模式，在Yarn 模式下有以下几点好处：
- 资源按需使用，提高集群的资源利用率；
- 任务有优先级，根据优先级运行作业；
- 基于 Yarn 调度系统，能够自动化地处理各个角色的 Failover： JobManager 进程和 TaskManager 进程都由 Yarn NodeManager 监控；
  - 如果 JobManager 进程异常退出，则 Yarn ResourceManager 会重新调度 JobManager 到其他机器；
    
    如果 TaskManager 进程异常退出，JobManager 会收到消息并重新向 Yarn ResourceManager 申请资源，重新启动 TaskManager。
Yarn 模式虽然有不少优点，但是也有诸多缺点，例如运维部署成本较高，灵活性不够；
session（会话）模式提交作业时，所有的作业都提交到一个集群，资源是共享的，一个作业的失败会影响另外一个作业，作业失败恢复时，重启Job的时候，会并发访问文件系统，可能导致文件系统对其他服务不可用。此外因为是单集群，JobManager的负载会很大。

会话（Session）模式

# 先停止之前集群 
./bin/stop-cluster.sh
# 删除日志目录
rm -rf log/*

再将前面Standalone HA 3台服务上高可用配置注释掉，

conf/flink-conf.yaml
#high-availability: zookeeper
#high-availability.zookeeper.quorum: 192.168.50.156:2181
#high-availability.zookeeper.path.root: /flink
#high-availability.cluster-id: /cluster_flink # important: customize per cluster
#high-availability.storageDir: hdfs://hadoop2:9000/flink/recovery
conf/masters 
#hadoop2:8081

# 分发给其他2台
scp -r conf/flink-conf.yaml conf/masters hadoop2:/home/commons/flink-1.15.1/conf/
scp -r conf/flink-conf.yaml conf/masters hadoop3:/home/commons/flink-1.15.1/conf/

保证下面前置条件

# 保证有YARN运行环境和hadoop环境变量，已有
export HADOOP_CLASSPATH=`hadoop classpath`
# 启动YARN Session
./bin/yarn-session.sh --detached

# 测试停止yarn-session.sh，通过yarn查询页面找到名称为Flink session cluster的ID
yarn application -kill application_1660632118438_0001
# 或者根据运行yarn-session.sh提示操作语句进行
echo "stop" | ./bin/yarn-session.sh -id application_1660632118438_0001

设置参数后重新启动

# -s为slot的个数 -jm为jobmanager的堆内存大小 -tm为taskmanager的堆内存大小 --detached分离模式，启动好后立即断开
./bin/yarn-session.sh -s 3 -jm 1024 -tm 1024 --detached

访问yarn webUI //hadoop2:8088/cluster 可以查看到刚才application_1660632118438_0003

上面出现的JobManager Web Interface: //ckserver1:8081 ，ckserver1是主机名，也就是hadoop1服务器，访问ckserver1和hadoop1是一样的，可以看到task slots为0，这就是flink on yarn的特点，按需启动。

# 运行作业测试下
flink run ./examples/batch/WordCount.jar --input hdfs://hadoop2:9000/mytest/input/word.txt --output hdfs://hadoop2:9000/mytest/output/w103
# 查看结果
hdfs dfs -cat /mytest/output/w103

查看flink的任务可以看到完成的任务就有刚才的这个WordCount，基于yarn session 提交的作业在yarn webUI看不到的，可以通过flink –list或者通过yarn 进入到相应Application后点击Tracking URL:后面ApplicationMaster跳转到flink的webUI上查看

单作业（Per-Job）模式

流程

在单作业模式下，Flink 集群不会预先启动，而是在提交作业时，才启动新的 JobManager。具体流程如图所示。

客户端将作业提交给 YARN 的资源管理器，这一步中会同时将 Flink 的 Jar 包和配置上传到 HDFS，以便后续启动 Flink 相关组件的容器。
YARN 的资源管理器分配 Container 资源，启动 Flink JobManager，并将作业提交给JobMaster。这里省略了 Dispatcher 组件。
JobMaster 向资源管理器请求资源（slots）。
资源管理器向 YARN 的资源管理器请求 container 资源。
YARN 启动新的 TaskManager 容器。
TaskManager 启动之后，向 Flink 的资源管理器注册自己的可用任务槽。
资源管理器通知 TaskManager 为新的作业提供 slots。
TaskManager 连接到对应的 JobMaster，提供 slots。
JobMaster 将需要执行的任务分发给 TaskManager，执行任务。

可见，区别只在于 JobManager 的启动方式，以及省去了分发器。当第 2 步作业提交给JobMaster，之后的流程就与会话模式完全一样了。

演示

# 先停止前面创建的yarn-session
yarn application -kill application_1660632118438_0003

对于Flink Per-Job的操作直接运行flink run即可

# 开一个连接窗口
nc -l 5000
# 另外一个连接窗口执行
flink run -t yarn-per-job -ys 1 -ynm flinkstreamwordcount -yjm 1024 -ytm 1024 ./examples/streaming/SocketWindowWordCount.jar --port 5000

查看yarn上已经有Flink per-job cluster的应用

点击ID后在Application后点击Tracking URL:后面ApplicationMaster跳转到flink的webUI上查看

在监听端口5000输入数据后查看flink任务已有数据

应用（Application）模式

应用模式与单作业模式的提交流程非常相似，只是初始提交给 YARN 资源管理器的不再是具体的作业，而是整个应用。一个应用中可能包含了多个作业，这些作业都将在 Flink 集群中启动各自对应的 JobMaster。

由于资源不足，先配置yarn-site.xml

  <property>
        <name>yarn.scheduler.minimum-allocation-mb</name>
        <value>1024</value>
    </property>
    <property>
        <name>yarn.scheduler.maximum-allocation-mb</name>
        <value>102400</value>
    </property>
    <property>
        <name>yarn.nodemanager.resource.cpu-vcores</name>
        <value>32</value>
    </property>
   <property>
        <name>yarn.nodemanager.resource.memory-mb</name>
        <value>51200</value>
    </property>

先停止前面创建的yarn-session

yarn application -kill application_1660632118438_0006
# 启动监听端口
nc -l 5000
# 启动run-application
./bin/flink run-application -t yarn-application \
-Dparallelism.default=1 \
-Djobmanager.memory.process.size=1024m \
-Dtaskmanager.memory.process.size=1024m \
-Dyarn.application.name="MyFlinkWordCount" \
-Dtaskmanager.numberOfTaskSlots=3 \
./examples/streaming/SocketWindowWordCount.jar --port 5000

查看yarn已经有对应的application_1660632118438_0009

从yarn点击跳转flink也有相应的job，在监听端口5000输入数据后查看flink任务已有数据

**本人博客网站 **IT小神 www.itxiaoshen.com

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会话（Session）模式

单作业（Per-Job）模式

流程

演示

应用（Application）模式

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