本文整理自腾讯数据湖研发高级工程师陈俊杰在 4 月 17 日 上海站 Flink Meetup 分享的《百亿级实时数据入湖实战》,文章内容为:
腾讯数据湖介绍百亿级数据场景落地未来规划总结GitHub 地址
https://github.com/apache/flink
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从上图可以看出来,整个平台比较大,包括了数据接入、上层的分析、中间的管理 (如任务管理,分析管理和引擎管理),再到最下层的 Table Format。
二、百亿级数据落地场景落地1. 传统平台架构如上图所示,过去的传统平台架构无非是两种,一种是 Lambda 架构,一种是 Kappa 架构:
Lambda 架构中,批和流是分开的,所以运维要有两套集群,一套是 For Spark/Hive,一套是 For Flink。这存在几个问题:
第一是运维的成本比较大;第二是开发成本。例如在业务方面,一会要写 Spark,一会要写 Flink 或者 SQL,总体来说,开发成本对数据分析人员不是特别友好。第二个是 Kappa 架构。其实就是消息队列,到底层的传输,再到后面去做一些分析。它的特点是比较快,基于 Kafka 有一定的实时性。这两种架构各有利弊,最大的问题是存储可能会不统一,导致数据链路割裂。目前我们平台已经接入了 Iceberg,下面会根据不同场景,阐述遇到的问题及解决的过程。
2. 场景一: 手 Q 安全数据入湖手机 QQ 安全数据入湖是一个非常典型的场景。
目前的业务场景是消息队列 TubeMQ 通过 Flink 落地成 ODS 到 Iceberg,然后再用 Flink 做一些用户表的关联,之后做成一个宽表去做一些查询,放到 COS 中,可能会在 BI 场景做一些分析。
这个过程看似平平无奇,但是要知道,手 Q 的用户关联维表为 28 亿,每天的消息队列是百亿级的,因此会面临一定的挑战。
小文件挑战
Flink Writer 产生小文件Flink 写入没有 shuffle,分发的数据无序,导致小文件多。
延迟要求高checkpoint 间隔短,commit 间隔小,放大小文件问题。
小文件爆炸几天时间元数据和数据的小文件同时爆炸,集群压力巨大。
合并小文件又放大问题为了解决小文件问题,开 Action 进行小文件合并,结果产生更多文件。
来不及删数据删除快照,删孤儿文件,但是扫描文件太多,namenode 压力巨大。
解决方案
Flink 同步合并
增加小文件合并 Operators;增加 Snapshot 自动清理机制。1)snapshot.retain-last.nums
2)snapshot.retain-last.minutes
Spark 异步合并
增加后台服务进行小文件合并和孤儿文件删除;增加小文件过滤逻辑,逐步删除小文件;增加按分区合并逻辑,避免一次生成太多删除文件导致任务 OOM。Flink 同步合并把所有的 Data 文件 Commit 之后,会产生一个 Commit Result。我们会拿 Commit Result 生成一个压缩的任务,再给它并发成多个 Task Manager 去做 Rewrite 的工作,最终把结果 Commit 到 Iceberg 表里面。
当然,这里面的关键所在是 CompactTaskGenerator 怎么做。刚开始的时候我们想尽量地合并,于是去做表的 scan,把很多文件都扫一遍。然而它的表非常大,小文件非常多,一扫使得整个 Flink 立马挂掉。
我们想了个方法,每次合并完,增量地去扫数据。从上一个 Replace Operation 里面到现在做一个增量,看这中间又增了多少,哪些符合 Rewrite 的策略。
这里面其实有许多配置,去看达到了多少个 snapshot,或者达到了多少个文件可以去做合并,这些地方用户可以自己设置。当然,我们本身也设有默认值,从而保证用户无感知地使用这些功能。
Fanout Writer 的坑在 Fanout Writer 时,如果数据量大可能会遇到多层分区。比如手 Q 的数据分省、分市;但分完之后还是很大,于是又分 bucket。此时每个 Task Manager 里可能分到很多分区,每个分区打开一个 Writer,Writer 就会非常的多,造成内存不足。
这里我们做了两件事情:
第一是 KeyBy 支持。根据用户设置的分区做 KeyBy 的动作,然后把相同分区的聚集在一个 Task Manager 中,这样它就不会打开那么多分区的 Writer。当然,这样的做法会带来一些性能上的损失。第二是做 LRU Writer,在内存里面维持一个 Map。3. 场景二:新闻平台索引分析上方是基于 Iceberg 流批一体的新闻文章在线索引架构。左边是 Spark 采集 HDFS 上面的维表,右边是接入系统,采集以后会用 Flink 和维表做一个基于 Window 的 Join,然后写到索引流水表中。
功能
准实时明细层;实时流式消费;流式 MERGE INTO;多维分析;离线分析。场景特点
上述场景有以下几个特点:
数量级:索引单表超千亿,单 batch 2000 万,日均千亿;时延需求:端到端数据可见性分钟级;数据源:全量、准实时增量、消息流;消费方式:流式消费、批加载、点查、行更新、多维分析。挑战:MERGE INTO
有用户提出了 Merge Into 的需求,因此我们从三个方面进行了思考:
功能:将每个 batch join 后的流水表 Merge into 到实时索引表,供下游使用;性能:下游对索引时效性要求高,需要考虑 merge into 能追上上游的 batch 消费窗口;易用性:Table API?还是 Action API?又或是 SQL API?解决方案
第一步
参考 Delta Lake 设计 JoinRowProcessor;利用 Iceberg 的 WAP 机制写临时快照。第二步
可选择跳过 Cardinality-check;写入时可以选择只 hash,不排序。第三步
支持 DataframeAPI;Spark 2.4 支持 SQL;Spark 3.0 使用社区版本。4. 场景三:广告数据分析广告数据主要有以下几个特点:
数量级:日均千亿 PB 数据,单条 2K;数据源:SparkStreaming 增量入湖;数据特点:标签不停增加,schema 不停变换;使用方式:交互式查询分析。遇到的挑战与对应的解决方案:
挑战一:Schema 嵌套复杂,平铺后近万列,一写就 OOM。解决方案:默认每个 Parquet Page Size 设置为 1M,需要根据 Executor 内存进行 Page Size 设置。
挑战二:30 天数据基本集群撑爆。解决方案:提供 Action 进行生命周期管理,文档区分生命周期和数据生命周期。
挑战三:交互式查询。
解决方案:
1)column projection;2)predicate push down。三、未来规划对于未来的规划主要分为内核侧与平台侧。
1. 内核侧在未来,我们希望在内核侧有以下几点规划:
更多的数据接入
增量入湖支持;V2 Format 支持;Row Identity 支持。更快的查询
索引支持;Alloxio 加速层支持;MOR 优化。更好的数据治理
数据治理 Action;SQL Extension 支持;更好的元数据管理。2. 平台侧在平台侧我们有以下几点规划:
数据治理服务化
元数据清理服务化;数据治理服务化。增量入湖支持
Spark 消费 CDC 入湖;Flink 消费 CDC 入湖。指标监控告警
写入数据指标;小文件监控和告警。四、总结经过大量生产上的应用与实践,我们得到三方面的总结:
可用性:通过多个业务线的实战,确认 Iceberg 经得起日均百亿,甚至千亿的考验。易用性:使用门槛比较高,需要做更多的工作才能让用户使用起来。场景支持:目前支持的入湖场景 还没有 Hudi 多,增量读取这块也比较缺失,需要大家努力补齐。另外~《Apache Flink-实时计算正当时》电子书重磅发布,本书将助您轻松 Get Apache Flink 1.13 版本最新特征,同时还包含知名厂商多场景 Flink 实战经验,学用一体,干货多多!快点击下方链接领取吧~
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