理解Storm并发

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注：本文主要内容翻译自understanding-the-parallelism-of-a-storm-topology

本篇文章介绍了Storm拓扑的并发模型。介绍了Worker进程，Executor(线程)和Task(任务)之间的关系，如何按照需要配置他们。本文基于Storm 0.8.1版本，最新发布版本已经到了0.9.5了。
对于不了解Storm的朋友，可以先去看看Storm介绍(一)。

拓扑的组成部分#

在Storm集群上运行的拓扑主要包含以下的三个实体：

Worker进程
Executors
Tasks(任务)

下图简单阐释了他们之间的关系：
Storm_worker_processes_executors_tasks

图1:Storm中worker进程，executor(线程)和任务的关系

一个正在运行的拓扑由很多worker进程组成，这些worker进程在Storm集群的多台机器上运行。一个worker进程属于一个特定的拓扑并且执行这个拓扑的一个或多个component（spout或者bolt)的一个或多个executor。一个worker进程就是一个Java虚拟机(JVM)，它执行一个拓扑的一个子集。

一个executor是由一个worker进程产生的一个线程，它运行在worker的Java虚拟机里。一个executor为同一个component(spout或bolt)运行一个或多个任务。一个executor总会有一个线程来运行executor所有的task,这说明task在executor内部是串行执行的。

真正的数据处理逻辑是在task里执行的，在父executor线程执行过程中会运行task。在代码中实现的每个spout或bolt是在全集群中以很多task的形式运行的。一个component的task数量在这个拓扑的生命周期中是固定不变的，但是一个component的executor(线程)数量会随着时间推移发生变化。这说明以下条件一直成立：threads数量 <= task数量。默认情况下task数量被设置成跟executor的数量是一样的，即Storm会在每个线程上执行一个任务(这通常是你想要的)。

同时请注意：

executor线程的数量在拓扑已经启动后，可以发生变化(见下面的storm rebalance命令)。
拓扑的task数量是固定的

可以看“理解Storm内部的消息缓存”来从另外一个视角来看一个worker进程生命周期中运行的各种各样的线程和跟这些线程关联的executor和task。

配置拓扑的并发度#

注意Storm术语中“并发度(parallelism)“特定地用来描述所谓的"parallelism hint"，它代表了一个component初始的executor(线程)数量。但在这篇文章中我使用更广泛意义的“并发度“来描述如何配置一个Storm拓扑中executor数量，worker进程数量以及task数量。当使用Storm中狭义的“并发度”时，我会特殊说明。

下表是各种配置项的概述以及如何在代码中设置。有不止一种方法来设置这些选项，但是下表只列出了其中一些方法。Storm目前配置项的优先级是：外部component特定的配置>内部component特定的配置项>拓扑特定的配置项>storm.yaml>defaults.yaml。更多详情可以参阅Storm文档。

用途	描述	配置项	如何通过代码设置(例子)
worker进程数量	拓扑在集群机器上运行时需要的worker进程数据量	Config#TOPOLOGY_WORKERS	Config#setNumWorkers
每个组件需要创建的executor数量	executor线程的数量	没有单独配置项	TopologyBuilder#setSpout() 和 TopologyBuidler#setBolt() Storm 0.8之后使用 parallelism_hint参数来指定executor的初始数量
task数量	每个组件需要创建的task数量	Config#TOPOLOGY_TASKS	ComponentConfigurationDeclarer#setNumTasks()

下面是一段如何实际设置这些配置的示例性代码：

topologyBuilder.setBolt("green-bolt", new GreenBolt(), 2)
.setNumTasks(4)
.shuffleGrouping("blue-spout");

在上述代码中我们配置Storm以两个executor和4个task的初始数量去运行greenBolt。Storm会在每个executor（线程）上运行两个任务。如果你没有显示配置任务的数量，Storm会默认每个executor运行一个任务。

在多租户的Storm集群上配置并发#

在Storm 0.8.2中引入了隔离调度器，让多个拓扑很容易且安全地共享一个集群，例如，它解决了多租户的问题－－避免多个拓扑之间的资源竞争－－通过提供拓扑间的完全隔离

当使用隔离调度器的时候Nathan[Storm作者]建议你把worker数量设置成机器数量的倍数。把executor数量设置成worker数量的倍数。如果你会调用setNumTasks()(多数人不会），应该设置成executor数量的倍数。这样做了之后，你的拓扑的负载就会均匀分布。每台机器和每个Java虚拟机进程会有相同数量的线程和大致等量的负载。Jason Jackson。

运行中的Storm拓扑的例子#

下图阐释了在实际中一个简单拓扑看起来长什么样子。拓扑包含三个组件(component)：一个叫BlueSpout的Spout，两个分别叫做GreenBolt和YellowBolt的Bolt。组件相互连接而构成一个图结构：BlueSpout把输出发送给GreenBolt，同样GreenBolt把结果发送给YellowBolt。

Storm_example_of_a_running_topology

运行中拓扑的例子

还记得上面展示的配置GreenBolt代码吗？BlueSpout和YellowBolt只设置了parallelism_hint(executor数量)。下面是相关代码：

  Config conf = new Config();
  conf.setNumWorkers(2); // use two worker processes

  topologyBuilder.setSpout("blue-spout", new BlueSpout(), 2); // parallelism hint topologyBuilder.setBolt("green-bolt", new GreenBolt(), 2).setNumTasks(4).shuffleGrouping("blue-spout");
  topologyBuilder.setBolt("yellow-bolt", new YellowBolt(), 6).shuffleGrouping("green-bolt");

  StormSubmitter.submitToplogy("mytopology", conf, topologyBuilder.createTopology());

改变正在运行拓扑的并发度#

Storm一个灵巧的功能是可以增减worker进程或者executor的数量而不需要重启集群或者拓扑。这种做法叫做rebalancing。

有两种方法可以用来做拓扑的rebalance:

使用Storm web UI来做
使用下面介绍的命令行工具storm rebalance

命令行的例子：

# 重新配置“mytopology”拓扑使用5个worker进程[原来是2个］
# "blue-spout"这个spout使用3个[原来有2个]executor
# "yellow-bolt"使用10个[原来有6个]executor
$ storm rebalance mytopology -n 5 -e blue-spout=3 -e yellow-bolt=10