長文解讀：Flink在唯品會的實踐應用！

本文來自於王新春在2018年7月29日 Flink China社群線下 Meetup·上海站的分享。王新春目前在唯品會負責實時平臺相關內容，主要包括實時計算框架和提供實時基礎資料，以及機器學習平臺的工作。之前在美團點評，也是負責大資料平臺工作。他已經在大資料實時處理方向積累了豐富的工作經驗。

本文主要內容如下：

• 唯品會實時平臺現狀

• Flink在唯品會的實踐

• Flink On K8S

• 後續規劃

一、唯品會實時平臺現狀

目前在唯品會實時平臺並不是一個統一的計算框架，而是包括Storm，Spark，Flink在內的三個主要計算框架。由於歷史原因，當前在Storm平臺上的job數量是最多的，但是從去年開始，業務重心逐漸切換到Flink上面，所以今年在Flink上面的應用數量有了大幅增加。

實時平臺的核心業務包含八大部分：實時推薦作為電商的重點業務，包含多個實時特徵；大促看板，包含各種維度的統計指標（例如：各種維度的訂單、UV、轉化率、漏斗等），供領導層、運營、產品決策使用；實時資料清洗，從使用者埋點收集來資料，進行實時清洗和關聯，為下游的各個業務提供更好的資料；此外還有網際網路金融、安全風控、與友商比價等業務，以及Logview、Mercury、Titan作為內部服務的監控系統、VDRC實時資料同步系統等。

實時平臺的職責主要包括實時計算平臺和實時基礎資料。實時計算平臺在Storm、Spark、Flink等計算框架的基礎上，為監控、穩定性提供了保障，為業務開發提供了資料的輸入與輸出。實時基礎資料包含對上游埋點的定義和規範化，對使用者行為資料、MySQL的Binlog日誌等資料進行清洗、打寬等處理，為下游提供質量保證的資料。

在架構設計上，包括兩大資料來源。一種是在App、微信、H5等應用上的埋點資料，原始資料收集後傳送到在kafka中；另一種是線上實時資料的MySQL Binlog日誌。資料在計算框架裡面做清洗關聯，把原始的資料通過實時ETL為下游的業務應用（包括離線寬表等）提供更易於使用的資料。

二、Flink在唯品會的實踐

場景一：Dataeye實時看板

Dataeye實時看板是支援需要對所有的埋點資料、訂單資料等進行實時計算時，具有資料量大的特點，並且需要統計的維度有很多，例如全站、二級平臺、部類、檔期、人群、活動、時間維度等，提高了計算的複雜程度，統計的資料輸出指標每秒鐘可以達到幾十萬。

以UV計算為例，首先對Kafka內的埋點資料進行清洗，然後與Redis資料進行關聯，關聯好的資料寫入Kafka中；後續Flink計算任務消費Kafka的關聯資料。通常任務的計算結果的量也很大（由於計算維度和指標特別多，可以達到上千萬），資料輸出通過也是通過Kafka作為緩衝，最終使用同步任務同步到HBase中，作為實時資料展示。同步任務會對寫入HBase的資料限流和同型別的指標合併，保護HBase。與此同時還有另一路計算方案作為容災。

在以Storm進行計算引擎中進行計算時，需要使用Redis作為中間狀態的儲存，而切換到Flink後，Flink自身具備狀態儲存，節省了儲存空間；由於不需要訪問Redis，也提升了效能，整體資源消耗降低到了原來的1/3。

在將計算任務從Storm逐步遷移到Flink的過程中，對兩路方案先後進行遷移，同時將計算任務和同步任務分離，緩解了資料寫入HBase的壓力。

切換到Flink後也需要對一些問題進行追蹤和改進。對於FlinkKafkaConsumer，由於業務原因對kafka中的Aotu Commit進行修改，以及對offset的設定，需要自己實現支援kafka叢集切換的功能。對不帶window的state資料需要手動清理。還有計算框架的通病——資料傾斜問題需要處理。同時對於同步任務追數問題，Storm可以從Redis中取值，Flink只能等待。 

場景二：Kafka資料落地HDFS

之前都是通過Spark Streaming的方式去實現，現在正在逐步切換到Flink上面，通過OrcBucketingTableSink將埋點資料落地到HDFS上的Hive表中。在Flink處理中單Task Write可達到3.5K/s左右，使用Flink後資源消耗降低了90%，同時將延遲30s降低到了3s以內。目前還在做Flink對Spark Bucket Table的支援。

場景三：實時的ETL

對於ETL處理工作而言，存在的一個痛點就是字典表儲存在HDFS中，並且是不斷變化的，而實時的資料流需要與字典表進行join。字典表的變化是由離線批處理任務引起的，目前的做法是使用ContinuousFileMonitoringFunction和ContinuousFileReaderOperator定時監聽HDFS資料變化，不斷地將新資料刷入，使用最新的資料去做join實時資料。

我們計劃做更加通用的方式，去支援Hive表和Stream的join，實現Hive表資料變化之後，資料自動推送的效果。

三、Flink On K8S

在唯品會內部有一些不同的計算框架，有實時計算的，有機器學習的，還有離線計算的，所以需要一個統一的底層框架來進行管理，因此將Flink遷移到了K8S上。

在K8S上使用了思科的網路元件，每個docker容器都有獨立的ip，對外也是可見的。實時平臺的融合器整體架構如下圖所示。

唯品會在K8S上的實現方案與Flink社群提供的方案差異還是很大的。唯品會使用K8S StatefulSet模式部署，內部實現了cluster相關的一些介面。一個job對應一個mini cluster，並且支援HA。對於Flink來說，使用StatefulSet的最大的原因是pod的hostname是有序的；這樣潛在的好處有：

1.hostname為-0和-1的pod可以直接指定為jobmanager；可以使用一個statefulset啟動一個cluster，而deployment必須2個；Jobmanager和TaskManager分別獨立的deployment。

2. pod由於各種原因fail後，由於StatefulSet重新拉起的pod的hostname不變，叢集recover的速度理論上可以比deployment更快（deployment每次主機名隨機）。

映象的docker entrypoint指令碼里面需要設定的環境變數設定說明：

對應Flink叢集所依賴的HDFS等其他配置，則通過建立configmap來管理和維護。

kubectl create configmap hdfs-conf --from-file=hdfs-site.xml --from-file=core-site.xml 

四、後續計劃

當前實時系統，機器學習平臺要處理的資料分佈在各種資料儲存元件中，如Kafka、Redis、Tair和HDFS等，如何方便高效的訪問，處理，共享這些資料是一個很大的挑戰，對於當前的資料訪問和解析常常需要耗費很多的精力，主要的痛點包括：

對於Kafka，Redis，Tair中的binary（PB/Avro等格式）資料，使用者無法快速直接的瞭解資料的schema與資料內容，採集資料內容及與寫入者的溝通成本很高。

由於缺少獨立的統一資料系統服務，對Kafka，Redis，Tair等中的binary資料訪問需要依賴寫入者提供的資訊，如proto生成類，資料格式wiki定義等，維護成本高，容易出錯。

缺乏relational schema使得使用者無法直接基於更高效易用的SQL或LINQ層API開發業務。

無法通過一個獨立的服務方便的釋出和共享資料。

實時資料無法直接提供給Batch SQL引擎使用。

此外，對於當前大部分的資料來源的訪問也缺少審計，許可權管理，訪問監控，跟蹤等特性。

UDM(統一資料管理系統)包括Location Manager, Schema Metastore以及Client Proxy等模組，主要的功能包括：

1. 提供從名字到地址的對映服務，使用者通過抽象名字而不是具體地址訪問資料。

2. 使用者可以方便的通過Web GUI介面方便的檢視資料Schema，探查資料內容。

3. 提供支援審計，監控，溯源等附加功能的Client API Proxy。

4. 在Spark/Flink/Storm等框架中，以最適合使用的形式提供這些資料來源的封裝。

UDM的整體架構如下圖所示。

UDM的使用者包括實時，機器學習以及離線平臺中資料的生產者和使用者。在使用Sql API或Table API的時候，首先完成Schema的註冊，之後使用Sql進行開發，降低了開發程式碼量。

以Spark訪問Kafka PB資料的時序圖來說明UDM的內部流程 

在Flink中，使用UDMExternalCatalog來打通Flink計算框架和UDM之間的橋樑，通過實現ExternalCatalog的各個介面，以及實現各自資料來源的TableSourceFactory，完成Schema和接入管控等各項功能。

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