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5.1 执行环境

Flink程序可以在各种上下文环境中运行:我们可以在本地JVM中执行程序,也可以提交到远程集群上运行。

针对不同的环境,代码的提交运行的过程会有所不同。这就要求我们在提交作业执行计算时,首先必须获取当前Flink的运行环境,从而建立起与Flink框架之间的联系。只有获取了环境上下文信息,才能将具体的任务调度到不同的TaskManager执行。

5.1.1 创建执行环境

编写Flink程序的第一步,就是创建执行环境。我们要获取的执行环境,是StreamExecutionEnvironment类的对象,这是所有Flink程序的基础。在代码中创建执行环境的方式,就是调用这个类的静态方法,具体有以下三种。

1.getExecutionEnvironment

最简单的方式,就是直接调用getExecutionEnvironment方法。它会根据当前运行的上下文直接得到正确的结果:如果程序是独立运行的,就返回一个本地执行环境;如果是创建了jar包,然后从命令行调用它,并提交到集群执行,那么就返回集群的执行环境。也就是说,这个方法会根据当前运行的方式,自行决定该返回什么样的运行环境。

这种“智能”的方式不需要我们额外做判断,用起来简单高效,是一种最常用的创建执行环境的方式。

2.createLocalEnvironment

这个方法返回一个本地执行环境。可以在调用时传入一个参数,指定默认的并行度;如果不传入,则默认并行度就是本地的CPU核心数。

3.createRemoteEnvironment

这个方法返回集群执行环境。需要在调用时指定JobManager的主机名和端口号,并指定要在集群中运行的jar包。

在获取到程序执行环境后,我们还可以对执行环境进行灵活设置。比如可以全局设置程序的并行度、禁用算子链,还可以定义程序的时间语义、配置容错机制。关于时间语义和容错机制,我们将在后续章节进行介绍。

5.1.2 执行模式

5.1.1节中我们获取到的执行环境,是一个StreamExecutionEnvironment,顾名思义它应该是做流处理的。那对于批处理,又应该怎样获取执行环境呢?

在之前的Flink版本中,批处理的执行环境与流处理类似,是调用类ExecutionEnvironment的静态方法,并返回它的对象:

基于ExecutionEnvironment读入数据创建的数据集合就是DataSet;对应的调用的一整套转换方法,就是DataSet API。这些我们在第2章的批处理WordCount程序中已经有了基本了解。

而从1.12.0版本起,Flink实现了API上的流批统一。DataStream API新增了一个重要特性:可以支持不同的“执行模式”(execution mode),通过简单的设置就可以让一段Flink程序在流处理和批处理之间切换。这样一来,DataSet API也就没有存在的必要了。

(1)流执行模式(STREAMING)。

这是DataStream API最经典的模式,一般用于需要持续实时处理的无界数据流。默认情况下,程序使用的就是STREAMING执行模式。

(2)批执行模式(BATCH)。

专门用于批处理的执行模式,在这种模式下,Flink处理作业的方式类似于MapReduce框架。对于不会持续计算的有界数据,我们用这种模式处理会更方便。

(3)自动模式(AUTOMATIC)。

在这种模式下,将由程序根据输入数据源是否有界,来自动选择执行模式。

1.BATCH模式的配置方法

由于Flink程序默认的是STREAMING模式,我们这里重点介绍一下BATCH模式的配置。主要有以下两种方式。

(1)通过命令行配置。

在提交作业时,增加execution.runtime-mode参数,指定值为BATCH。

(2)通过代码配置。

在代码中,直接基于执行环境调用setRuntimeMode方法,传入BATCH模式。

建议:不要在代码中配置,而是使用命令行。这同设置并行度是类似的,在提交作业时指定参数可以更加灵活,同一段应用程序写好之后,既可以用于批处理,也可以用于流处理。而在代码中硬编码(hard code)方式的可扩展性比较差,一般都不推荐。

2.什么时候选择BATCH模式

我们知道,Flink本身持有的就是流处理的“世界观”,即使是批量数据,也可以看作“有界流”来进行处理。所以STREAMING执行模式对于有界数据和无界数据都是有效的;而BATCH模式仅能用于有界数据。

看起来BATCH模式似乎被STREAMING模式全覆盖了,那还有必要存在吗?我们能不能在所有情况下都用STREAMING模式呢?

当然是可以的,但是这样有时不够高效。

我们可以仔细回忆一下在WordCount程序中,批处理和流处理输出的不同:在STREAMING模式下,每来一条数据,就会输出一次结果(即使输入数据是有界的);而BATCH模式下,只有数据全部处理完之后,才会一次性输出结果。最终的结果两者是一致的,但是流处理模式会将更多的中间结果输出。在本来输入有界、只希望通过批处理得到最终结果的场景下,STREAMING模式的逐个输出结果就没有必要了。

所以总结起来,一个简单的原则就是:用BATCH模式处理批量数据,用STREAMING模式处理流式数据。因为数据有界时,直接输出结果会更加高效;而当数据无界时,我们没有选择——只有STREAMING模式才能处理持续的数据流。

当然,在后面的示例代码中,即使是有界的数据源,我们也会统一用STREAMING模式处理。这是因为我们的主要目标还是构建实时处理流数据的程序,有界数据源也只是我们用来测试的手段。

5.1.3 触发程序执行

有了执行环境,我们就可以构建程序的处理流程了:基于环境读取数据源,进而进行各种转换操作,最后输出结果到外部系统。

需要注意的是,写完输出(sink)操作并不代表程序已经结束。因为当main()方法被调用时,其实只是定义了作业的每个执行操作,然后添加到数据流图中;这时并没有真正处理数据——因为数据可能还没来。Flink是由事件驱动的,只有等到数据到来,才会触发真正的计算,这也被称为“延迟执行”或“懒执行”(lazy execution)。

所以我们需要显式地调用执行环境的execute()方法,来触发程序执行。execute()方法将一直等待作业完成,然后返回一个执行结果(JobExecutionResult)。 gT+KUe56IM7jrecx2/Om8oBm0xADBLdr+HCycBMErgmAq+G7qpgzxsc4llSBJ2zF

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