Waterdrop帮你快速玩转Spark数据处理

Databricks开源的Apache Spark对于分布式数据处理来说是一个伟大的进步。我们在使用Spark时发现了很多可圈可点之处，我们在此与大家分享一下我们在简化Spark使用和编程以及加快Spark在生产环境落地上做的一些努力。

一个Spark Streaming读取Kafka的案例

以一个线上案例为例，介绍如何使用Spark Streaming统计Nginx后端日志中每个域名下每个状态码每分钟出现的次数，并将结果数据输出到外部数据源Elasticsearch中。其中原始数据已经通过Rsyslog传输到了Kafka中。

数据读取

从Kafka中每隔一段时间读取数据，生成DStream

valdirectKafkaStream = KafkaUtils.createDirectStream[

[keyclass], [valueclass], [key decoderclass], [value decoderclass] ](

streamingContext, [map of Kafka parameters], [set of topics to consume])

具体方法参考Spark Streaming + Kafka Integration Guide

数据清洗

日志案例

192.168.0.1 interestinglab.github.io 127.0.0.1 0.001s [22/Feb/2018:22:12:15 +0800] "GET /waterdrop HTTP/1.1" 200 8938 "http://github.com/" - "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/55.0.2883.87 Safari/537.36"

通过Split方法从非结构化的原始数据message中获取域名以及状态码字段，并组成方便聚合的结构化数据格式Map(key -> value)

valsplitList = message.split(" ")

valdomain =splitList(1)

valhttpCode =splitList(9)

valitem = Map((domain, httpCode) -> 1L)

数据聚合

利用Spark提供的reduceByKey方法对数据进行聚合计算，统计每分钟每个域名下的每个错误码出现的次数，其中mapRdd是在清洗数据阶段组成的RDD

valreduceRdd = mapRdd.reduceByKey((a:Long, b:Long) => (a + b))

数据输出

利用Spark提供的foreachRDD方法将结果数据reduceRdd输出到外部数据源Elasticsearch

reduceRdd.foreachRDD(rdd => {

rdd.saveToEs("es_index"+"/es_type", esCfg)

})

总结

我们的确可以利用Spark提供的API对数据进行任意处理，但是整套逻辑的开发是个不小的工程，需要一定的Spark基础以及使用经验才能开发出稳定高效的Spark代码。除此之外，项目的编译、打包、部署以及测试都比较繁琐，会带来不少得时间成本和学习成本。

除了开发方面的问题，数据处理时可能还会遇到以下不可逃避的麻烦：

•数据丢失与重复

•任务堆积与延迟

•吞吐量低

•应用到生产环境周期长

•缺少应用运行状态监控

因此我们开始尝试更加简单高效的Spark方案，并试着解决以上问题

一种简单高效的方式– Waterdrop

Waterdrop是一个非常易用，高性能，能够应对海量数据的实时数据处理产品，构建于Apache Spark之上。

Spark固然是一个优秀的分布式数据处理工具，但是正如上文所表达的，Spark在我们的日常使用中还是存在不小的问题。因此我们也发现了我们的机会——通过我们的努力让Spark的使用更简单，更高效，并将业界和我们使用Spark的优质经验固化到Waterdrop这个产品中，明显减少学习成本，加快分布式数据处理能力在生产环境落地

“Waterdrop”的中文是“水滴”，来自中国当代科幻小说作家刘慈欣的《三体》系列，它是三体人制造的宇宙探测器，会反射几乎全部的电磁波， 表面绝对光滑，温度处于绝对零度，全部由被强互作用力紧密锁死的质子与中子构成，无坚不摧。 在末日之战中，仅一个水滴就摧毁了人类太空武装力量近2千艘战舰。

Waterdrop的特性

•简单易用，灵活配置，无需开发；可运行在单机、Spark Standalone集群、Yarn集群、Mesos集群之上。

•实时流式处理,高性能,海量数据处理能力

•模块化和插件化，易于扩展。Waterdrop的用户可根据实际的需要来扩展需要的插件，支持Java/Scala实现的Input、Filter、Output插件。 如果您对插件扩展感兴趣，可移步至Waterdrop插件开发

•支持利用SQL做数据处理和聚合

Waterdrop的原理和工作流程

waterdrop internal

Waterdrop利用了Spark的Streaming, SQL, DataFrame等技术，Java的反射机制、Service Loader等技术以及Antlr4的语法解析技术， 实现了一套完整的可插拔的数据处理工作流，如下：

waterdrop pipeline

多个Filter构建了数据处理的Pipeline，满足各种各样的数据处理需求，如果您熟悉SQL，也可以直接通过SQL构建数据处理的Pipeline，简单高效。 目前Waterdrop支持的Filter列表(数据处理插件),仍然在不断扩充中。您也可以开发自己的数据处理插件，整个系统是易于扩展的。通过下面的配置示例，你可以快速了解到这种工作流程：

spark {

# Waterdrop defined streaming batch duration in seconds

spark.streaming.batchDuration = 5

spark.app.name = "Waterdrop"

spark.ui.port = 13000

}

input {

socket {}

}

filter {

split {

fields = ["msg", "name"]

delimiter = ","

}

}

output {

stdout {}

}

•spark是spark相关的配置，

可配置的spark参数见：Spark Configuration,其中master, deploy-mode两个参数不能在这里配置，需要在Waterdrop启动脚本中指定。

•input可配置任意的input插件及其参数，具体参数随不同的input插件而变化。input支持包括File,Hdfs,Kafka,S3,Socket等插件。

•filter可配置任意的filter插件及其参数，具体参数随不同的filter插件而变化。filter支持包括Date,Json,Split,Sql,Table,Repartition等40+个插件。

filter中的多个插件按配置顺序形成了数据处理的pipeline,上一个filter的输出是下一个filter的输入。

•output可配置任意的output插件及其参数，具体参数随不同的output插件而变化。

filter处理完的数据，会发送给output中配置的每个插件。output支持包括Elasticsearch,File,Hdfs,Jdbc,Kafka,Mysql,S3等插件。

如何使用Waterdrop

Step 1 :使用Waterdrop前请先准备好Spark和Java运行环境。

Step 2 :下载Waterdrop安装包并解压:

#以waterdrop 1.0.2为例:

wget https://github.com/InterestingLab/waterdrop/releases/download/v1.0.2/waterdrop-1.0.2.zip -O waterdrop-1.0.2.zip

unzip waterdrop-1.0.2.zip

ln -s waterdrop-1.0.2 waterdrop

cd waterdrop

Step 3 :配置Waterdrop(从kafka消费数据，做字符串分割，输出到终端),编辑config/application.conf

spark {

# Waterdrop defined streaming batch duration in seconds

spark.streaming.batchDuration = 5

spark.app.name = "Waterdrop"

spark.ui.port = 13000

spark.executor.instances = 2

spark.executor.cores = 1

spark.executor.memory = "1g"

}

input {

kafka {

topics = "mytopic"

consumer.bootstrap.servers = "localhost:9092"

consumer.zookeeper.connect = "localhost:2181"

consumer.group.id = "waterdrop_group"

}

}

filter {

split {

fields = ["msg", "name"]

delimiter = ","

}

}

output {

stdout {}

}

Step 4 :启动Waterdrop

./bin/start-waterdrop.sh --master yarn --deploy-mode client --config ./config/application.conf

更详细的使用方法见Waterdrop Quick Start

Waterdrop未来发展路线

Waterdrop会分为3条路线，详细展开：

（1）提供更多Input, Filter, Output插件，提高易用性、可靠性、数据一致性。

（2）支持Apache Flink / Apache Beam，支持Spark以外的分布式数据计算模型。

（3）支持流式机器学习，能够通过简单的Pipeline和配置，完成常用流式机器学习模型的训练。

Waterdrop项目地址：https://interestinglab.github.io/waterdrop

Waterdrop项目由Interesting Lab开源。Interesting Lab（中文译名有趣实验室。成立于2016年，致力于让大数据变得更简单有价值。