Strom
storm
实时分析概念
离线分析
通常是 需要一段时间的数据积累 积累到一定数量数据后 开始离线分析 无论数据量多大 离线分析 有开始 也有结束 最终得到一个处理的结果 这样的分析过程 得到的结果是有较大的延迟的
实时分析
通常 数据不停的到来 随着数据的到来 来进行增量的运算 立即得到新数据的处理结果 并没有一个数据积累的过程 有开始 但是没有明确的结束的时刻 数据实时的进行运算 基本没有延迟
Storm概述
Storm是一个开源的分布式实时计算系统，可以简单、可靠的处理大量的数据流。
Storm有很多使用场景：如实时分析，在线机器学习，持续计算，分布式RPC，ETL等等。
Storm支持水平扩展，具有高容错性，保证每个消息都会得到处理。
Storm性能优良，处理速度很快(在一个小集群中，每个结点每秒可以处理数以百万计的消息)。
Storm的部署和运维都很便捷，而且更为重要的是可以使用任意编程语言来开发应用。
Storm组件
Topology(拓扑)
Topology由Spout(喷嘴) 和 Bolt(阀门)组成
Spout(喷嘴)
Spout负责连接外部数据源 接收数据 并将数据 转换为Tuple格式 向后发送 可以发送给 一个或多个Bolt
Spout通常只负责接收 转换 发送数据,不会进行任何的业务处理
Bolt(阀门)
Bolt负责接收上游传入的Tuple数据,进行相应的运算,再将结果发送给后续的零个或多个Bolt
从而利用Spuot和Bolt组建起复杂的数据流处理网络 实现实时处理
Storm将实时运算的过程 拆分为若干简单的步骤 再组装在一起完成复杂计算任务 以便于实现分布式的流式处理
Storm的并发机制
Storm可以在如下的四个级别上存在并发
1)Node服务器
配置在Storm集群中的一个服务器，会执行Topology的一部分运算,一个Storm集群中包含一个或者多个Node
2) Worker进程
JVM虚拟机、进程。指一个Node上相互独立运作的JVM进程，每个Node可以配置运行一个或多个worker。一个Topology会分配到一个或者多个worker上运行。
3)Executor线程
指一个worker的jvm中运行的java线程。多个task可以指派给同一个executer来执行。除非是明确指定，Storm默认会给每个executor分配一个task。
4)Task任务
bolt/spout实例。task是spout或bolt的实例，他们的nextTuple()和execute()方法会被executors线程调用执行。一个线程可以同时处理多个Task。
storm的并发控制
默认并发控制
如果不进行任何配置，默认并发度为1，也即，默认情况下一个Node服务器上运行一个Worker进程，一个Worker进程里分配多个Executor线程，而每个Executor线程分别负责一个Task任务，此时唯一的并发处在线程级别。
人为指定并发度
Node级别
Node级别的并发度无法通过代码控制，只能增加服务器硬件资源。
Worker级别
可以通过代码为指定的Topology配置多个Worker。Config conf = new Config();conf.setNumWorkers(2);
**单机测试模式下，设定Worker的数量没有意义，不会起效果。
Executor级别
可以通过代码指定Spout或Bolt需要几个线程builder.setSpout(spout_id,spout,2)builder.setBolt(bolt_id,bolt,2)
** 如果只是指定线程数量，而未指定Task数量，则这个组件就会有指定数量的线程来处理，而默认每个线程内都执行一个该组件的Task
Task级别
可以通过代码指定Spout或Bolt需要并发几个Task。builder.setSpout(...).setNumTasks(2);builder.setBolt(...).setNumTasks(2);
**指定的Task会在线程内部执行，如果指定的Task的数量多于线程的数量，则这些Task自动分配到这些线程内执行。
数据流分组方式---内置了七种数据流分组方式
组件向后发送tuple时，涉及到如何为后续组件的多个task分配这些tuple的问题，这是通过在连接组件时使用不同的方法，从而指定数据流分组方式来解决的。
Shuffle Grouping(随机分组)
随机分发数据流中的tuple给bolt中的各个task，每个task接收到的tuple数量相同。
Fields Grouping(按字段分组)
根据指定字段的值进行分组。指定字段具有相同值的tuple会路由到同一个bolt中的task中。
All Grouping(全复制分组)
所有的tuple复制后分发给后续bolt的所有的task。
Globle Grouping(全局分组)
这种分组方式将所有的tuple路由到唯一一个task上
Storm按照最小task id来选取接受数据的task
这种分组方式下配置bolt和task的并发度没有意义。
这种方式会导致所有tuple都发送到一个JVM实例上，可能会引起Strom集群中某个JVM或者服务器出现性能瓶颈或崩溃。
None Grouping(不分组)
在功能上和随机分组相同，为将来预留。
Direct Grouping(指向型分组)
数据源会通过emitDirect()方法来判断一个tuple应该由哪个Strom组件来接受。
只能在声明为指向型的数据流上使用。
Local or shuffle Grouping(本地或随机分组)
和随机分组类似，但是，会优先将tuple分发给同一个worker内的bolt的task，只有在同一个Worker内没有目标bolt的task的情况下采用随机分组方式。
这种方式可以减少网络传输，从而提高topology的性能。
Storm可靠性概述
Storm是分布式程序，进程之间是通过网络来通信的，此时可能因为网络的不稳定、节点宕机等原因造成数据可能存在丢失的情况，这就给Storm的实时处理带来了数据丢失的可能
事务性拓扑
Storm中的可靠性分为三个级别：
至多一次 - 不多数据，但是可能会丢数据
WC案例中，没有任何并发控制，此时就是 至多一次的并发状态，不会多数据，但是可能会因为网络延迟 程序出错 造成数据的丢失。
至少一次 - 不丢数据，但是可能会多数据
在分布式的环境下，因为网络的不稳定性，数据丢失是无法彻底避免的，所以为了保证数据不丢失，应该检测数据丢失的情况，并重发丢失的数据。
这种方式下可以保证不丢数据，但是可能因为重发造成多数据。
对于Spout：
持有已发数据一段时间
实现ack()和fail()
对于Bolt：
需要在发送tuple的过程中实现锚定
调用collector.ack() 或 collector.fail()
恰好一次 - 不丢也不多，恰好完整的处理
在实现了至少一次语义之后，已经可以保证数据不丢，但是可能会多
想要实现恰好一次的语义，需要在以上的基础上，去除重复的数据
想要去除重复的数据，需要能够识别每条数据，并在处理过程中对已经处理过的数据的重发的数据进行抛弃
方案1：
想要唯一识别每条数据，可以为每条数据指定唯一的编号，这个编号是一个递增的数字，在重发时保持不变，通过这个编号唯一的识别tuple
后续处理过程中，记录所有已经处理过的tuple的编号，后续的tuple要处理之前，需要和这些已经处理过的tuple的编号做比较，如果发现已经处理过，则抛弃，如果没有处理过就正常处理
此方案，需要记录所有已经处理过的tuple的编号，且由于在任何时间点都无法确定之后会不会有指定tuple的重发，这些编号都不能删除，这样一来，随着storm的运行，编号越记越多，浪费大量存储空间，且，比较的速度越来越慢。在空间和时间上都无法接收。此方法不可行。
方案2：
想要解决方案1的问题，可以让所有的tuple的编号严格按照顺序递增，且要求整个topology严格按照顺序处理这些tuple，则只需要记录最后一个处理过的tuple的编号即可，后续再有tuple过来，如果编号小于等于记录中的tuple编号，则说明是之前已经处理过的tuple重发的数据，抛弃该数据。如果编号大于记录中的编号，则是正常数据，进行处理并更新记录中的最后一次处理的tuple编号即可。
此方案，需要严格保证tuple处理的顺序，可以要求所有的tuple依次处理，一个tuple处理时，其他tuple排队等待，可以保证顺序，但是效率非常低下。此方案不可行。
方案3：
想要解决方案2的问题，则要求每次发一个批的数据，一个批中有若干tuple，每个批都被赋予一个递增的编号，批中任何一个tuple出错，整批重发，重发过程中编号不变。所有的批依次处理，一个批处理的过程中，其他批排队等待，保证顺序，批之间串行，但批内部有很多tuple，是可以并发的，这种方案，比起方案2，效率有了一定提升。
此方案，虽然比方案2效率提升了，但是批和批之间仍然串行处理，性能依然受限。
方案4：
通过分析发现，在整个Topology中，并不是所有的Bolt都需要严格保证一次且一次的语义，只要抓住最关键的一个或几个步骤，保证一次且一次的语义，就可以保障数据计算不出问题，基于这样的分析，可以将整个Topology中的Bolt分为Process阶段 和 Commit阶段两类。批在Porcess阶段的Bolt中随意并发保证性能，但一旦遇到Commit阶段的Bolt，则要严格按照顺序进入，保证顺序，再在Commit阶段的Bolt中记录最后一个处理过的批的编号，和后续批的编号做比较，进行去重操作，就可以保证一次且一次的语义。
此方案，即保证了一次且一次的语义，也在最大程度上，保证了程序的并发效率，Storm采用的正是这个方案。
这三种级别，越往下可靠性越高，但效率越低，越往上可靠性越低，但是效率越高，在真正的开发中应该根据业务需求，选择一个在满足的要求的可靠性的前提下，性能尽量好的可靠性级别。
Storm集群配置及任务提交
Storm集群的基本概念
Storm集群遵从主/从模式
Storm的主节点称之为nimbus 从节点称之为supervisor
Storm通过Zookeeper来实现集群协调
Storm集群提供了半容错机制
Storm中的nimbus
nimbus守护进程主要的责任是管理:
协调和监控在集群上运行的topology
包括topology的发布
任务的指派
事件处理失败时重新指派任务
Storm中的supervisor节点
supervisor守护进程等待nimbus分配任务后生成并监控workers执行任务。
supervisor和worker都是运行在不同的JVM进程上，如果supervisor启动的worker进程因为错误异常退出，supervisor将会尝试重新生成新的worker进程。
