關于checkpoint在flink生產的應用

一.簡述

Flink本身為了保證其高可用的特性,以及保證作用的Exactly Once的快速恢復,進而提供了一套強大的checkpoint機制。但是在實際應用中由于對checkpoint的使用不當會帶來不恰當的影響:比如兩次checkpoint的間隔太短,導致應用一直處于checkpoint的狀態下,甚至會導致整個應用變得不可用。接下來會討論下checkpoint相關內容以及優化參數參考

二.checkpoint是否合理參考參數

對checkpoint進行優化,我們需要參考對應的metrics:

  • Checkpoint間隔時間:
    比對前后兩次checkpoint的開始時間,是否存在間隔?有則代表當前checkpoint設置時間比較合理。
  • 數據Buffered大小:
    關于buffered主要是為了flink處理過程會存在一些慢數據流的stream barriers而設計的,通過該參數可以參考當前flink處理流慢數據的比例


    checkpoint參數

    接下來看看如何合理設置相關的內容

2.1 Checkpoint間隔時間

在實際應用情況下,面對超大數據集規模,每次checkpoint的時間都超過我們設定的或系統的時間,結果會如何?
那就是應用會一直處于checkpoint,甚至導致整個應用都變得不可用了。面對該情況我們提供的方案比如:
1.設置并行checkpoint數 ???
2.增量checkpoint:每次只checkpoint出對前一次checkpoint內的狀態數據的增量改動。然后恢復的時候做狀態改動的重放???
這里我們來說下第三種方案:強制設置兩次checkpoint的空閑間隔


checkpoint的間隔

通過flink提供的config參數來控制,通過該方法我們就可以控制前后checkpoint的間隔不會導致應用一直處于checkpoint。

getCheckpointConfig().setMinPauseBetweenCheckpoints(milliseconds)

該參數并未沒有徹底解決大規模狀態集下checkpoint慢的問題,只是降低慢帶來的風險和影響,接下來看看如果解決大規模數據集下的“慢”問題本質方案

2.2 外部state的存儲

一般來說checkpoint之所以慢 還是因為數據規模大,那如果我們能找到一種更快的存儲狀態的介質(或者策略),來使得這個過程變快。比如可以選擇更加高效的外部存儲介質來做State的存儲(比如RocksDB),而不僅限于存儲于有限的內存空間里,甚至完全落地到磁盤上。

2.2.1 資源設置

由于checkpoint是在每個task上先做數據checkpoint,然后在外部存儲中做checkpoint持久化。在總狀態數據相對固定的情況下,若是減少每個task平均所checkpoint的數據,那么相應地checkpoint的總時間也會變短。所以為每個task設置更多的并行度來加速checkpoint的執行過程。
例如2000W的數據設定100個parallelism,平均=2000W/100;若是將parallelism增大變成200,則平均=2000W/200,相對每份需要處理的數據比較小些,處理的時長就會變少

2.2.2 task恢復

由于checkpoint是分散在每個task上執行,再做匯總持久化。這些task做的checkpoint數據在后面應用恢復時包括并行度擴增或減少時能夠重新打散分布。
那么每個task會為了支持快速恢復,會同時寫checkpoint數據到本地磁盤和遠程分布式存儲,只要task本地的checkpoint數據沒有被破壞,系統在應用恢復時會優先加載本地的checkpoint數據,這樣就大大減少了遠程拉取狀態數據的過程。


checkpoint task數據存儲
2.2.3 常見的配置參數
// checkpoint周期
env.enableCheckpointing(1000);
// checkpoint mode
env.getCheckpointConfig().setCheckpointingMode(CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE);
?
// checkpoint執行有效期:要么1min完成 要么1min放棄
env.getCheckpointConfig().setCheckpointTimeout(60000);
?
// 確保checkpoint時間空閑間隔500ms
env.getCheckpointConfig().setMinPauseBetweenCheckpoints(500);
?
// 允許同一時間只存在一個checkpoint
env.getCheckpointConfig().setMaxConcurrentCheckpoints(1);
?
// job cancellation啟用保留的外部檢查點
env.getCheckpointConfig().enableExternalizedCheckpoints(ExternalizedCheckpointCleanup.RETAIN_ON_CANCELLATION);
?
// This determines if a task will be failed if an error occurs in the execution of the task’s checkpoint procedure.
env.getCheckpointConfig().setFailOnCheckpointingErrors(true);
  • 使用enableCheckpointing方法來設置開啟checkpoint;
    可以使用enableCheckpointing(long interval)或enableCheckpointing(long interval, CheckpointingMode mode):
    interval用于指定checkpoint的觸發間隔(單位milliseconds);

  • CheckpointingMode默認是CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE,也可以指定為CheckpointingMode.AT_LEAST_ONCE或者getCheckpointConfig().setCheckpointingMode來設置CheckpointingMode,一般對于超低延遲的應用(大概幾毫秒)可以使用CheckpointingMode.AT_LEAST_ONCE,其他大部分應用使用CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE就可以

  • checkpointTimeout用于指定checkpoint執行的超時時間(單位milliseconds),超時沒完成就會被abort掉

  • minPauseBetweenCheckpoints用于指定checkpoint coordinator上一個checkpoint完成之后最小等多久可以出發另一個checkpoint,當指定這個參數時,maxConcurrentCheckpoints的值為1

  • maxConcurrentCheckpoints用于指定運行中的checkpoint最多可以有多少個,用于包裝topology不會花太多的時間在checkpoints上面;如果有設置了minPauseBetweenCheckpoints,則maxConcurrentCheckpoints這個參數就不起作用了(大于1的值不起作用)

  • enableExternalizedCheckpoints用于開啟checkpoint的外部持久化,但是在job失敗的時候不會自動清理,需要自己手工清理state;ExternalizedCheckpointCleanup用于指定當job canceled的時候externalized checkpoint該如何清理,DELETE_ON_CANCELLATION的話,在job canceled的時候會自動刪除externalized state,但是如果是FAILED的狀態則會保留;RETAIN_ON_CANCELLATION則在job canceled的時候會保留externalized checkpoint state

  • failOnCheckpointingErrors用于指定在checkpoint發生異常的時候,是否應該fail該task,默認為true,如果設置為false,則task會拒絕checkpoint然后繼續運行

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