當我們在談論Flink的時候，我們到底在談論些什麼
前言
目前每當我們聊到當下熱門的計算引擎的時候，無一例外地會聊到Apache Flink：當下非常火熱的流處理計算框架。更是有人拿它和Spark做對比，到底哪個才是現今最好的計算引擎。當然這個已經不是本文所要闡述的主題啦。老實話，筆者本人做的比較多的還是儲存領域，對計算領域的知識不敢說是內行。最近也是抽空學習了下Flink的一些概念體系，來分享分享筆者的一個學習心得吧。
Apache Flink到底是什麼
Apache Flink是一個計算框架，更準確地來說，它是一個處理有界/無界資料流的計算處理框架。類似於Apache Spark框架，它的計算處理過程也是在記憶體中做加速計算的。
有界、無界資料流
在Flink的流處理過程中，我們會經常提到有界，無界的資料流概念。那麼什麼叫做有界/無界的資料流呢？
無界資料流（Bounded Stream）：一個數據流，擁有開始而沒有結尾的定義，我們稱這種資料流為無界資料流。這種資料流一旦產生，就不會停止，而且需要被連續不斷地被處理。
有界資料流（Unbounded Stream）：一個“有頭有尾”的資料流。在有界資料流中，有序並不是一個必須的要求。因為當我們接受到一批資料後，還是可以對其做排序的。作為一個有頭有尾的資料流，我們可以把它理解為一段有固定大小的資料集合，那麼對於有界資料流的處理來說，它完全可以類似於我們平常所說的批處理。
在一段流資料中，有界和無界資料流的概念如下圖所示：
Flink記憶體加速處理優化
和Spark類似，Flink同樣利用記憶體來進行計算過程的加速，進一步地保證資料計算的低延時性。另外，為了保證Flink錯誤恢復的一致性，Flink將一些狀態資料進行了持久化外部儲存的操作（定期checkpoint操作），如下圖所示。
Flink的狀態處理
為了保證流計算任務的失敗恢復，Flink內部對這塊做了很多的工作，包括可插拔的狀態後端儲存，Exactly-Once語義保證的checkpoint恢復，支援大規模量級的狀態儲存。
Flink的資料流模型
下面我們來深入Flink框架內部，對內部的資料流模型做進一步地瞭解。
在資料處理的抽象層面，Flink內部實現了4個層級的抽象，供使用者使用選擇，如下圖所示：
不同層級對應的使用方法的操作抽象程度各為不同，比如越低層級的操作方法，使用粒度可以做到做精細，但是使用起來不是很方面，學習成本相應也會較高。由比如說最高級別的SQL級別，使用者使用起來就會很簡單，通過標準的SQL標準語句，也能輕鬆構建出Flink任務了。
Flink的流處理過程
在Flink的普通任務過程中，一般 分為3個模組：
- 資料來源頭，Source源。
- 資料處理，ProcessFunction，也可以理解為此為計算轉換過程。
- 資料結果輸出，Sink端。
圖示結果如下：
Window在Flink流處理過程中的應用
在流處理的場景中，我們經常會碰到分段彙總統計的需求，比如說分小時的pv/uv統計。Flink提供了Window視窗的概念來做這樣的處理。對於分時段的統計來說，我們可以用時間視窗來做這樣的資料處理，當然還有一種是基於記錄數的視窗。每當當前視窗過去，此視窗的計算結果值被記錄了下來，然後程式開始進行下一個視窗結果的計算。通過Flink內部設計的視窗來做這樣的運算後，就無須使用者來做時間分段的複雜邏輯控制了。至於視窗的具體實現原理，可以閱讀Flink官網對此的介紹。Flink的視窗處理效果如下所示，上面是基於時間的視窗劃分，下面是基於fixed-size的視窗，整體是自左向右的不間斷的流資料。
Flink的適用場景
相比於傳統的資料分析應用來說，採用的方式往往式批處理的，週期性的執行分析任務。而對於Flink來說，它的實時資料流的處理，能夠做到更低的延時和高的吞吐量，再加上它的checkpoint的容錯恢復機制。Flink方式的任務具有很好的穩定性。
一個典型的資料分析的使用場景，傳統方式和以Flink的計算處理方式
又或者，我們可以利用Flink框架低延時，高吞吐量的特點，來做一些ETL（資料抽取轉換）任務。Flink在新版本中已經能夠多型別Source源的connect，這樣的話，我們完全也利用Flink來做這樣的工作。下面是傳統方式ETL和Flink方式下的比較。
說了這麼多，筆者並不是鼓吹說Flink都是萬能的，傳統批處理任務也有它自己的合適使用的地方。只是說，Flink的出現，將會使得我們能夠更加靈活地進行技術的選型，來匹配實際的生產環境。
引用
[1].https://flink.apache.org/flink-architecture.html
[2].https://flink.apache.org/usecases.html
[3].https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-release-1.7/concepts/programming-model.html