Flink 时间语义与Wartermark

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目录

1 Flink中的时间语义

 2 EventTime的引入

3 Watermark


1 Flink中的时间语义

在Flink的流式处理中,会涉及到时间的不同概念,如下图所示:

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Event Time:是事件创建的时间。它通常由事件中的时间戳描述,例如采集的日志数据中,每一条日志都会记录自己的生成时间,Flink通过时间戳分配器访问事件时间戳。

Ingestion Time:是数据进入Flink的时间。

Processing Time:是每一个执行基于时间操作的算子的本地系统时间,与机器相关,默认的时间属性就是Processing Time。

一个例子——电影《星球大战》:

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例如,一条日志进入Flink的时间为2017-11-12 10:00:00.123,到达Window的系统时间为2017-11-12 10:00:01.234,日志的内容如下:

2017-11-02 18:37:15.624 INFO Fail over to rm2

对于业务来说,要统计1min内的故障日志个数,哪个时间是最有意义的?—— eventTime,因为我们要根据日志的生成时间进行统计。

 2 EventTime的引入

Flink 的流式处理中,绝大部分的业务都会使用 eventTime,一般只在eventTime无法使用时,才会被迫使用ProcessingTime或者IngestionTime。

如果要使用EventTime,那么需要引入EventTime的时间属性,引入方式如下所示:

val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
// 从调用时刻开始给env创建的每一个stream追加时间特征
env.setStreamTimeCharacteristic(TimeCharacteristic.EventTime)

3 Watermark

我们知道,流处理从事件产生,到流经source,再到operator,中间是有一个过程和时间的,虽然大部分情况下,流到operator的数据都是按照事件产生的时间顺序来的,但是也不排除由于网络、分布式等原因,导致乱序的产生,所谓乱序,就是指Flink接收到的事件的先后顺序不是严格按照事件的Event Time顺序排列的。

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那么此时出现一个问题,一旦出现乱序,如果只根据eventTime决定window的运行,我们不能明确数据是否全部到位,但又不能无限期的等下去,此时必须要有个机制来保证一个特定的时间后,必须触发window去进行计算了,这个特别的机制,就是Watermark。

  1. Watermark是一种衡量Event Time进展的机制。
  2. Watermark 是用于处理乱序事件的,而正确的处理乱序事件,通常用Watermark机制结合window来实现。
  3. 数据流中的Watermark用于表示timestamp小于Watermark的数据,都已经到达了,因此,window的执行也是由Watermark触发的。
  4. Watermark可以理解成一个延迟触发机制,我们可以设置Watermark的延时时长t,每次系统会校验已经到达的数据中最大的maxEventTime,然后认定eventTime小于maxEventTime - t的所有数据都已经到达,如果有窗口的停止时间等于maxEventTime – t,那么这个窗口被触发执行。

有序流的Watermarker如下图所示:(Watermark设置为0)

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乱序流的Watermarker如下图所示:(Watermark设置为2) 

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当Flink接收到数据时,会按照一定的规则去生成Watermark,这条Watermark就等于当前所有到达数据中的maxEventTime - 延迟时长,也就是说,Watermark是基于数据携带的时间戳生成的,一旦Watermark比当前未触发的窗口的停止时间要晚,那么就会触发相应窗口的执行。由于event time是由数据携带的,因此,如果运行过程中无法获取新的数据,那么没有被触发的窗口将永远都不被触发。

上图中,我们设置的允许最大延迟到达时间为2s,所以时间戳为7s的事件对应的Watermark是5s,时间戳为12s的事件的Watermark是10s,如果我们的窗口1是1s5s,窗口2是6s10s,那么时间戳为7s的事件到达时的Watermarker恰好触发窗口1,时间戳为12s的事件到达时的Watermark恰好触发窗口2。

Watermark 就是触发前一窗口的“关窗时间”,一旦触发关门那么以当前时刻为准在窗口范围内的所有所有数据都会收入窗中。

只要没有达到水位那么不管现实中的时间推进了多久都不会触发关窗。