Flink Batch SQL 1.10 实践

Flink作为流批统一的计算框架，在1.10中完成了大量batch相关的增强与改进。1.10可以说是第一个成熟的生产可用的Flink Batch SQL版本，它一扫之前Dataset的羸弱，从功能和性能上都有大幅改进，以下我从架构、外部系统集成、实践三个方面进行阐述。

架构

Stack

首先来看下stack，在新的Blink planner中，batch也是架设在Transformation上的，这就意味着我们和Dataset完全没有关系了：

1. 我们可以尽可能的和streaming复用组件，复用代码，有同一套行为。
2. 如果想要Table/SQL的toDataset或者fromDataset，那就完全没戏了。尽可能的在Table的层面来处理吧。
3. 后续我们正在考虑在DataStream上构建BoundedStream，给DataStream带来批处理的功能。

网络模型

Batch模式就是在中间结果落盘，这个模式和典型的Batch处理是一致的，比如MapReduce/Spark/Tez。

Flink以前的网络模型也分为Batch和Pipeline两种，但是Batch模式只是支持上下游隔断执行，也就是说资源用量可以不用同时满足上下游共同的并发。但是另外一个关键点是Failover没有对接好，1.9和1.10在这方面进行了改进，支持了单点的Failover。

建议在Batch时打开：

jobmanager.execution.failover-strategy = region

为了避免重启过于频繁导致JobMaster太忙了，可以把重启间隔提高：

restart-strategy.fixed-delay.delay = 30 s

Batch模式的好处有：

• 容错好，可以单点恢复
• 调度好，不管多少资源都可以运行
• 性能差，中间数据需要落盘，强烈建议开启压缩
  taskmanager.network.blocking-shuffle.compression.enabled = true

Batch模式比较稳，适合传统Batch作业，大作业。

Pipeline模式是Flink的传统模式，它完全和Streaming作业用的是同一套代码，其实社区里Impala和Presto也是类似的模式，纯走网络，需要处理反压，不落盘，它主要的优缺点是：

• 容错差，只能全局重来
• 调度差，你得保证有足够的资源
• 性能好，Pipeline执行，完全复用Stream，复用流控反压等功能。

有条件可以考虑开启Pipeline模式。

调度模型

Flink on Yarn支持两种模式，Session模式和Per job模式，现在已经在调度层次高度统一了。

1. Session模式没有最大进程限制，当有Job需要资源时，它就会去Yarn申请新资源，当Session有空闲资源时，它就会给Job复用，所以它的模型和PerJob是基本一样的。
2. 唯一的不同只是：Session模式可以跨作业复用进程。

另外，如果想要更好的复用进程，可以考虑加大TaskManager的超时释放：
resourcemanager.taskmanager-timeout = 900000

资源模型

先说说并发：

1. 对Source来说：目前Hive的table是根据InputSplit来定需要多少并发的，它之后能Chain起来的Operators自然都是和source相同的并发。
2. 对下游网络传输过后的Operators(Tasks)来说：除了一定需要单并发的Task来说，其它Task全部统一并发，由table.exec.resource.default-parallelism统一控制。

我们在Blink内部实现了基于统计信息来推断并发的功能，但是其实以上的策略在大部分场景就够用了。

Manage内存

目前一个TaskManager里面含有多个Slot，在Batch作业中，一个Slot里只能运行一个Task (关闭SlotShare)。

对内存来说，单个TM会把Manage内存切分成Slot粒度，如果1个TM中有n个Slot，也就是Task能拿到1/n的manage内存。

我们在1.10做了重大的一个改进就是：Task中chain起来的各个operators按照比例来瓜分内存，所以现在配置的算子内存都是一个比例值，实际拿到的还要根据Slot的内存来瓜分。

这样做的一个重要好处是：

1. 不管当前Slot有多少内存，作业能都run起来，这大大提高了开箱即用。
2. 不管当前Slot有多少内存，Operators都会把内存瓜分干净，不会存在浪费的可能。

当然，为了运行的效率，我们一般建议单个Slot的manage内存应该大于500MB。

另一个事情，在1.10后，我们去除了OnHeap的manage内存，所以只有off-heap的manage内存。

外部系统集成

Hive

强烈推荐Hive Catalog + Hive，这也是目前批处理最成熟的架构。在1.10中，除了对以前功能的完善以外，其它做了几件事：

1. 多版本支持，支持Hive 1.X 2.X 3.X
2. 完善了分区的支持，包括分区读，动态/静态分区写，分区统计信息的支持。
3. 集成Hive内置函数，可以通过以下方式来load:
   a)TableEnvironment.loadModule("hiveModule",new HiveModule("hiveVersion"))
4. 优化了ORC的性能读，使用向量化的读取方式，但是目前只支持Hive 2+版本，且要求列没有复杂类型。有没有进行过优化差距在5倍量级。

兼容Streaming Connectors

得益于流批统一的架构，目前的流Connectors也能在batch上使用，比如HBase的Lookup和Sink、JDBC的Lookup和Sink、Elasticsearch的Sink，都可以在Batch无缝对接使用起来。

实践

SQL-CLI

在1.10中，SQL-CLI也做了大量的改动，比如把SQL-CLI做了stateful，里面也支持了DDL，还支持了大量的DDL命令，给SQL-CLI暴露了很多TableEnvironment的能力，这让用户可以方便得多。后续，我们也需要对接JDBC的客户端，让用户可以更好的对接外部工具。但是SQL-CLI仍然待继续改进，比如目前仍然只支持Session模式，不支持Per Job模式。

编程方式

TableEnvironment tEnv = TableEnvironment.create(EnvironmentSettings
  .newInstance()
  .useBlinkPlanner()
  .inBatchMode()
  .build());

老的BatchTableEnv因为绑定了Dataset，而且区分Java和Scala，是不干净的设计方式，所以Blink planner只支持新的TableEnv。

TableEnv注册的source, sink, connector, functions，都是temporary的，重启之后即失效了。如果需要持久化的object，考虑使用HiveCatalog。

tEnv.registerCatalog(“hive”, hiveCatalog);
tEnv.useCatalog(“hive”);

可以通过tEnv.sqlQuery来执行DML，这样可以获得一个Table，我们也通过collect来获得小量的数据：

Table table = tEnv.sqlQuery(“SELECT COUNT(*) FROM MyTable”);
List<Row> results = TableUtils.collectToList(table);
System.out.println(results);

可以通过tEnv.sqlUpdate来执行DDL，但是目前并不支持创建hive的table，只能创建Flink类型的table：

tEnv.sqlUpdate(
   "CREATE TABLE myResult (" +
      "  cnt BIGINT"
      ") WITH (" +
      "  'connector.type'='jdbc'," 
         ……
      ")");

可以通过tEnv.sqlUpdate来执行insert语句，Insert到临时表或者Catalog表中，比如insert到上面创建的临时JDBC表中：

tEnv.sqlUpdate(“INSERT INTO myResult SELECT COUNT(*) FROM MyTable”);
tEnv.execute(“MyJob”);

当结果表是Hive表时，可以使用Overwrite语法，也可以使用静态Partition的语法，这需要打开Hive的方言：

tEnv.getConfig().setSqlDialect(SqlDialect.HIVE);

结语

目前Flink batch SQL仍然在高速发展中，但是1.10已经是一个可用的版本了，它在功能上、性能上都有很大的提升，后续还有很多有意思的features，等待着大家一起去挖掘。

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