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Flink中分区策略源码是什么

这篇文章将为大家详细讲解有关Flink中分区策略源码是什么，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

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继承关系图

接口

名称

ChannelSelector

实现

public interface ChannelSelector {      /**      * 初始化channels数量，channel可以理解为下游Operator的某个实例(并行算子的某个subtask).      */     void setup(int numberOfChannels);      /**      *根据当前的record以及Channel总数，      *决定应将record发送到下游哪个Channel。      *不同的分区策略会实现不同的该方法。      */     int selectChannel(T record);      /**     *是否以广播的形式发送到下游所有的算子实例      */     boolean isBroadcast(); }

抽象类

名称

StreamPartitioner

实现

public abstract class StreamPartitioner implements         ChannelSelector>>, Serializable {     private static final long serialVersionUID = 1L;      protected int numberOfChannels;      @Override     public void setup(int numberOfChannels) {         this.numberOfChannels = numberOfChannels;     }      @Override     public boolean isBroadcast() {         return false;     }      public abstract StreamPartitioner copy(); }

继承关系图

Flink中分区策略源码是什么

GlobalPartitioner

简介

该分区器会将所有的数据都发送到下游的某个算子实例(subtask id = 0)

源码解读

/**  * 发送所有的数据到下游算子的第一个task(ID = 0)  * @param   */ @Internal public class GlobalPartitioner extends StreamPartitioner {     private static final long serialVersionUID = 1L;      @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         //只返回0，即只发送给下游算子的第一个task         return 0;     }      @Override     public StreamPartitioner copy() {         return this;     }      @Override     public String toString() {         return "GLOBAL";     } }

图解

Flink中分区策略源码是什么

ShufflePartitioner

简介

随机选择一个下游算子实例进行发送

源码解读

/**  * 随机的选择一个channel进行发送  * @param   */ @Internal public class ShufflePartitioner extends StreamPartitioner {     private static final long serialVersionUID = 1L;      private Random random = new Random();      @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         //产生[0,numberOfChannels)伪随机数，随机发送到下游的某个task         return random.nextInt(numberOfChannels);     }      @Override     public StreamPartitioner copy() {         return new ShufflePartitioner();     }      @Override     public String toString() {         return "SHUFFLE";     } }

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Flink中分区策略源码是什么

BroadcastPartitioner

简介

发送到下游所有的算子实例

源码解读

/**  * 发送到所有的channel  */ @Internal public class BroadcastPartitioner extends StreamPartitioner {     private static final long serialVersionUID = 1L;     /**      * Broadcast模式是直接发送到下游的所有task，所以不需要通过下面的方法选择发送的通道      */     @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         throw new UnsupportedOperationException("Broadcast partitioner does not support select channels.");     }      @Override     public boolean isBroadcast() {         return true;     }      @Override     public StreamPartitioner copy() {         return this;     }      @Override     public String toString() {         return "BROADCAST";     } }

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Flink中分区策略源码是什么

RebalancePartitioner

简介

通过循环的方式依次发送到下游的task

源码解读

/**  *通过循环的方式依次发送到下游的task  * @param   */ @Internal public class RebalancePartitioner extends StreamPartitioner {     private static final long serialVersionUID = 1L;      private int nextChannelToSendTo;      @Override     public void setup(int numberOfChannels) {         super.setup(numberOfChannels);         //初始化channel的id，返回[0,numberOfChannels)的伪随机数         nextChannelToSendTo = ThreadLocalRandom.current().nextInt(numberOfChannels);     }      @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         //循环依次发送到下游的task，比如：nextChannelToSendTo初始值为0，numberOfChannels(下游算子的实例个数，并行度)值为2         //则第一次发送到ID = 1的task，第二次发送到ID = 0的task，第三次发送到ID = 1的task上...依次类推         nextChannelToSendTo = (nextChannelToSendTo + 1) % numberOfChannels;         return nextChannelToSendTo;     }      public StreamPartitioner copy() {         return this;     }      @Override     public String toString() {         return "REBALANCE";     } }

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Flink中分区策略源码是什么

RescalePartitioner

简介

基于上下游Operator的并行度，将记录以循环的方式输出到下游Operator的每个实例。

举例:  上游并行度是2，下游是4，则上游一个并行度以循环的方式将记录输出到下游的两个并行度上;上游另一个并行度以循环的方式将记录输出到下游另两个并行度上。

若上游并行度是4，下游并行度是2，则上游两个并行度将记录输出到下游一个并行度上;上游另两个并行度将记录输出到下游另一个并行度上。

源码解读

@Internal public class RescalePartitioner extends StreamPartitioner {     private static final long serialVersionUID = 1L;      private int nextChannelToSendTo = -1;      @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         if (++nextChannelToSendTo >= numberOfChannels) {             nextChannelToSendTo = 0;         }         return nextChannelToSendTo;     }      public StreamPartitioner copy() {         return this;     }      @Override     public String toString() {         return "RESCALE";     } }

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Flink中分区策略源码是什么

尖叫提示

Flink 中的执行图可以分成四层：StreamGraph -> JobGraph -> ExecutionGraph ->  物理执行图。

StreamGraph：是根据用户通过 Stream API 编写的代码生成的最初的图。用来表示程序的拓扑结构。

JobGraph：StreamGraph经过优化后生成了 JobGraph，提交给 JobManager 的数据结构。主要的优化为，将多个符合条件的节点  chain 在一起作为一个节点，这样可以减少数据在节点之间流动所需要的序列化/反序列化/传输消耗。

ExecutionGraph：JobManager 根据 JobGraph  生成ExecutionGraph。ExecutionGraph是JobGraph的并行化版本，是调度层最核心的数据结构。

物理执行图：JobManager 根据 ExecutionGraph 对 Job 进行调度后，在各个TaskManager 上部署 Task  后形成的“图”，并不是一个具体的数据结构。

而StreamingJobGraphGenerator就是StreamGraph转换为JobGraph。在这个类中，把ForwardPartitioner和RescalePartitioner列为POINTWISE分配模式，其他的为ALL_TO_ALL分配模式。代码如下：

if (partitioner instanceof ForwardPartitioner || partitioner instanceof RescalePartitioner) {             jobEdge = downStreamVertex.connectNewDataSetAsInput(                 headVertex,                 // 上游算子(生产端)的实例(subtask)连接下游算子(消费端)的一个或者多个实例(subtask)                 DistributionPattern.POINTWISE,                 resultPartitionType);         } else {             jobEdge = downStreamVertex.connectNewDataSetAsInput(                 headVertex,                 // 上游算子(生产端)的实例(subtask)连接下游算子(消费端)的所有实例(subtask)                 DistributionPattern.ALL_TO_ALL,                 resultPartitionType);         }

ForwardPartitioner

简介

发送到下游对应的第一个task，保证上下游算子并行度一致，即上有算子与下游算子是1:1的关系

源码解读

/**  * 发送到下游对应的第一个task  * @param   */ @Internal public class ForwardPartitioner extends StreamPartitioner {     private static final long serialVersionUID = 1L;      @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         return 0;     }      public StreamPartitioner copy() {         return this;     }      @Override     public String toString() {         return "FORWARD";     } }

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Flink中分区策略源码是什么

尖叫提示

在上下游的算子没有指定分区器的情况下，如果上下游的算子并行度一致，则使用ForwardPartitioner，否则使用RebalancePartitioner，对于ForwardPartitioner，必须保证上下游算子并行度一致，否则会抛出异常

//在上下游的算子没有指定分区器的情况下，如果上下游的算子并行度一致，则使用ForwardPartitioner，否则使用RebalancePartitioner             if (partitioner == null && upstreamNode.getParallelism() == downstreamNode.getParallelism()) {                 partitioner = new ForwardPartitioner();             } else if (partitioner == null) {                 partitioner = new RebalancePartitioner();             }              if (partitioner instanceof ForwardPartitioner) {                 //如果上下游的并行度不一致，会抛出异常                 if (upstreamNode.getParallelism() != downstreamNode.getParallelism()) {                     throw new UnsupportedOperationException("Forward partitioning does not allow " +                         "change of parallelism. Upstream operation: " + upstreamNode + " parallelism: " + upstreamNode.getParallelism() +                         ", downstream operation: " + downstreamNode + " parallelism: " + downstreamNode.getParallelism() +                         " You must use another partitioning strategy, such as broadcast, rebalance, shuffle or global.");                 }             }
KeyGroupStreamPartitioner
简介
根据key的分组索引选择发送到相对应的下游subtask
源码解读
/**  * 根据key的分组索引选择发送到相对应的下游subtask  * @param   * @param   */ @Internal public class KeyGroupStreamPartitioner extends StreamPartitioner implements ConfigurableStreamPartitioner { ...      @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         K key;         try {             key = keySelector.getKey(record.getInstance().getValue());         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException("Could not extract key from " + record.getInstance().getValue(), e);         }         //调用KeyGroupRangeAssignment类的assignKeyToParallelOperator方法,代码如下所示         return KeyGroupRangeAssignment.assignKeyToParallelOperator(key, maxParallelism, numberOfChannels);     } ... }
  • org.apache.flink.runtime.state.KeyGroupRangeAssignment
public final class KeyGroupRangeAssignment { ...      /**      * 根据key分配一个并行算子实例的索引，该索引即为该key要发送的下游算子实例的路由信息，      * 即该key发送到哪一个task      */     public static int assignKeyToParallelOperator(Object key, int maxParallelism, int parallelism) {         Preconditions.checkNotNull(key, "Assigned key must not be null!");         return computeOperatorIndexForKeyGroup(maxParallelism, parallelism, assignToKeyGroup(key, maxParallelism));     }      /**      *根据key分配一个分组id(keyGroupId)      */     public static int assignToKeyGroup(Object key, int maxParallelism) {         Preconditions.checkNotNull(key, "Assigned key must not be null!");         //获取key的hashcode         return computeKeyGroupForKeyHash(key.hashCode(), maxParallelism);     }      /**      * 根据key分配一个分组id(keyGroupId),      */     public static int computeKeyGroupForKeyHash(int keyHash, int maxParallelism) {          //与maxParallelism取余，获取keyGroupId         return MathUtils.murmurHash(keyHash) % maxParallelism;     }      //计算分区index，即该key group应该发送到下游的哪一个算子实例     public static int computeOperatorIndexForKeyGroup(int maxParallelism, int parallelism, int keyGroupId) {         return keyGroupId * parallelism / maxParallelism;     } ...
图解
Flink中分区策略源码是什么
CustomPartitionerWrapper
简介
通过Partitioner实例的partition方法(自定义的)将记录输出到下游。
public class CustomPartitionerWrapper extends StreamPartitioner {     private static final long serialVersionUID = 1L;      Partitioner partitioner;     KeySelector keySelector;      public CustomPartitionerWrapper(Partitioner partitioner, KeySelector keySelector) {         this.partitioner = partitioner;         this.keySelector = keySelector;     }      @Override     public int selectChannel(SerializationDelegate> record) {         K key;         try {             key = keySelector.getKey(record.getInstance().getValue());         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException("Could not extract key from " + record.getInstance(), e);         } //实现Partitioner接口，重写partition方法         return partitioner.partition(key, numberOfChannels);     }      @Override     public StreamPartitioner copy() {         return this;     }      @Override     public String toString() {         return "CUSTOM";     } }
比如：
public class CustomPartitioner implements Partitioner {       // key: 根据key的值来分区       // numPartitions: 下游算子并行度       @Override       public int partition(String key, int numPartitions) {          return key.length() % numPartitions;//在此处定义分区策略       }   }
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