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Flink实时计算Pv、Uv的几种方法

亿华云2025-10-03 22:29:57【IT科技类资讯】0人已围观

简介本文转载自微信公众号「Java大数据与数据仓库」,作者柯少爷。转载本文请联系Java大数据与数据仓库公众号。实时统计pv、uv是再常见不过的大数据统计需求了,前面出过一篇SparkStreaming实

本文转载自微信公众号「Java大数据与数据仓库」,实时计算作者柯少爷。种方转载本文请联系Java大数据与数据仓库公众号。实时计算

实时统计pv、种方uv是实时计算再常见不过的大数据统计需求了,前面出过一篇SparkStreaming实时统计pv,种方uv的案例,这里用Flink实时计算pv,实时计算uv。

我们需要统计不同数据类型每天的种方pv,uv情况,实时计算并且有如下要求.

每秒钟要输出最新的统计结果; 程序永远跑着不会停,所以要定期清理内存里的过时数据; 收到的消息里的时间字段并不是按照顺序严格递增的,所以要有一定的容错机制; 访问uv并不一定每秒钟都会变化,重复输出对IO是巨大的浪费,所以要在uv变更时在一秒内输出结果,未变更时不输出;

Flink数据流上的类型和操作

DataStream是flink流处理最核心的数据结构,其它的种方各种流都可以直接或者间接通过DataStream来完成相互转换,一些常用的实时计算流直接的转换关系如图:

可以看出,DataStream可以与KeyedStream相互转换,种方KeyedStream可以转换为WindowedStream,实时计算DataStream不能直接转换为WindowedStream,种方WindowedStream可以直接转换为DataStream。云服务器实时计算各种流之间虽然不能相互直接转换,但是都可以通过先转换为DataStream,再转换为其它流的方法来实现。

在这个计算pv,uv的需求中就主要用到DataStream、KeyedStream以及WindowedStream这些数据结构。

这里需要用到window和watermark,使用窗口把数据按天分割,使用watermark可以通过“水位”来定期清理窗口外的迟到数据,起到清理内存的作用。

业务代码

我们的数据是json类型的,含有date,version,guid这3个字段,在实时统计pv,uv这个功能中,其它字段可以直接丢掉,当然了在离线数据仓库中,所有有含义的业务字段都是要保留到hive当中的。其它相关概念就不说了,会专门介绍,这里直接上代码吧。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"          xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"          xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">     <modelVersion>4.0.0</modelVersion>     <groupId>com.ddxygq</groupId>     <artifactId>bigdata</artifactId>     <version>1.0-SNAPSHOT</version>     <properties>         <scala.version>2.11.8</scala.version>         <flink.version>1.7.0</flink.version>         <pkg.name>bigdata</pkg.name>     </properties>     <dependencies>         <dependency>             <groupId>org.apache.flink</groupId>             <artifactId>flink-scala_2.11</artifactId>             <version>{ flink.version}</version>   </dependency>         <dependency>             <groupId>org.apache.flink</groupId>             <artifactId>flink-streaming-scala_2.11</artifactId>             <version>flink.version</version>   </dependency>         <dependency>             <groupId>org.apache.flink</groupId>             <artifactId>flink-streaming-java_2.11</artifactId>             <version>{ flink.version}</version>         </dependency>         <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-connector-kafka-0.8 -->         <dependency>             <groupId>org.apache.flink</groupId>             <artifactId>flink-connector-kafka-0.10_2.11</artifactId>             <version>flink.version</version>   </dependency>     <build>         <!--测试代码和文件-->         <!--<testSourceDirectory>{ basedir}/src/test</testSourceDirectory>-->         <finalName>basedir/src/test</testSourceDirectory>−−><finalName>{ pkg.name}</finalName>         <sourceDirectory>src/main/java</sourceDirectory>         <resources>             <resource>                 <directory>src/main/resources</directory>                 <includes>                     <include>*.properties</include>                     <include>*.xml</include>                 </includes>                 <filtering>false</filtering>             </resource>         </resources>         <plugins>             <!-- 跳过测试插件-->             <plugin>                 <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>                 <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>                 <configuration>                     <skip>true</skip>                 </configuration>             </plugin>             <!--编译scala插件-->             <plugin>                 <groupId>org.scala-tools</groupId>                 <artifactId>maven-scala-plugin</artifactId>                 <version>2.15.2</version>                 <executions>                     <execution>                         <goals>                             <goal>compile</goal>                             <goal>testCompile</goal>                         </goals>                     </execution>                 </executions>             </plugin>         </plugins>     </build> </project> 

主要代码,主要使用scala开发:

package com.ddxygq.bigdata.flink.streaming.pvuv import java.util.Properties import com.alibaba.fastjson.JSON import org.apache.flink.runtime.state.filesystem.FsStateBackend import org.apache.flink.streaming.api.CheckpointingMode import org.apache.flink.streaming.api.functions.timestamps.BoundedOutOfOrdernessTimestampExtractor import org.apache.flink.streaming.api.scala.{ DataStream, StreamExecutionEnvironment} import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time import org.apache.flink.streaming.api.windowing.triggers.ContinuousProcessingTimeTrigger import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.FlinkKafkaConsumer010 import org.apache.flink.streaming.util.serialization.SimpleStringSchema import org.apache.flink.streaming.api.scala.extensions._ import org.apache.flink.api.scala._ /**   * @ Author: keguang   * @ Date: 2019/3/18 17:34   * @ version: v1.0.0   * @ description:    */ object PvUvCount {    def main(args: Array[String]): Unit = {      val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment     // 容错     env.enableCheckpointing(5000)     env.getCheckpointConfig.setCheckpointingMode(CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE)     env.setStateBackend(new FsStateBackend("file:///D:/space/IJ/bigdata/src/main/scala/com/ddxygq/bigdata/flink/checkpoint/flink/tagApp"))     // kafka 配置     val ZOOKEEPER_HOST = "hadoop01:2181,hadoop02:2181,hadoop03:2181"     val KAFKA_BROKERS = "hadoop01:9092,hadoop02:9092,hadoop03:9092"     val TRANSACTION_GROUP = "flink-count"     val TOPIC_NAME = "flink"     val kafkaProps = new Properties()     kafkaProps.setProperty("zookeeper.connect", ZOOKEEPER_HOST)     kafkaProps.setProperty("bootstrap.servers", KAFKA_BROKERS)     kafkaProps.setProperty("group.id", TRANSACTION_GROUP)     // watrmark 允许数据延迟时间     val MaxOutOfOrderness = 86400 * 1000L     // 消费kafka数据     val streamData: DataStream[(String, String, String)] = env.addSource(       new FlinkKafkaConsumer010[String](TOPIC_NAME, new SimpleStringSchema(), kafkaProps)     ).assignTimestampsAndWatermarks(new BoundedOutOfOrdernessTimestampExtractor[String](Time.milliseconds(MaxOutOfOrderness)) {        override def extractTimestamp(element: String): Long = {          val t = JSON.parseObject(element)         val time = JSON.parseObject(JSON.parseObject(t.getString("message")).getString("decrypted_data")).getString("time")         time.toLong       }     }).map(x => {        var date = "error"       var guid = "error"       var helperversion = "error"       try {          val messageJsonObject = JSON.parseObject(JSON.parseObject(x).getString("message"))         val datetime = messageJsonObject.getString("time")         date = datetime.split(" ")(0)         // hour = datetime.split(" ")(1).substring(0, 2)         val decrypted_data_string = messageJsonObject.getString("decrypted_data")         if (!"".equals(decrypted_data_string)) {            val decrypted_data = JSON.parseObject(decrypted_data_string)           guid = decrypted_data.getString("guid").trim           helperversion = decrypted_data.getString("helperversion")         }       } catch {          case e: Exception => {            println(e)         }       }       (date, helperversion, guid)     })     // 这上面是设置watermark并解析json部分     // 聚合窗口中的数据,服务器租用可以研究下applyWith这个方法和OnWindowedStream这个类     val resultStream = streamData.keyBy(x => {        x._1 + x._2     }).timeWindow(Time.days(1))       .trigger(ContinuousProcessingTimeTrigger.of(Time.seconds(1)))       .applyWith(("", List.empty[Int], Set.empty[Int], 0L, 0L))(         foldFunction = {            case ((_, list, set, _, 0), item) => {              val date = item._1             val helperversion = item._2             val guid = item._3             (date + "_" + helperversion, guid.hashCode +: list, set + guid.hashCode, 0L, 0L)           }         }         , windowFunction = {            case (key, window, result) => {              result.map {                case (leixing, list, set, _, _) => {                  (leixing, list.size, set.size, window.getStart, window.getEnd)               }             }           }         }       ).keyBy(0)       .flatMapWithState[(String, Int, Int, Long, Long),(Int, Int)]{        case ((key, numpv, numuv, begin, end), curr) =>         curr match {            case Some(numCurr) if numCurr == (numuv, numpv) =>             (Seq.empty, Some((numuv, numpv))) //如果之前已经有相同的数据,则返回空结果           case _ =>             (Seq((key, numpv, numuv, begin, end)), Some((numuv, numpv)))         }     }     // 最终结果     val resultedStream = resultStream.map(x => {        val keys = x._1.split("_")       val date = keys(0)       val helperversion = keys(1)       (date, helperversion, x._2, x._3)     })     resultedStream.print()     env.execute("PvUvCount")   } } 

使用List集合的size保存pv,使用Set集合的size保存uv,从而达到实时统计pv,uv的目的。

这里用了几个关键的函数:

applyWith:里面需要的参数,初始状态变量,和foldFunction ,windowFunction ;

存在的问题

显然,当数据量很大的时候,这个List集合和Set集合会很大,并且这里的pv是否可以不用List来存储,而是通过一个状态变量,不断做累加,对应操作就是更新状态来完成。

改进版

使用了一个计数器来存储pv的值。

packagecom.ddxygq.bigdata.flink.streaming.pvuv import java.util.Properties import com.alibaba.fastjson.JSON import org.apache.flink.api.common.accumulators.IntCounter import org.apache.flink.runtime.state.filesystem.FsStateBackend import org.apache.flink.streaming.api.CheckpointingMode import org.apache.flink.streaming.api.functions.timestamps.BoundedOutOfOrdernessTimestampExtractor import org.apache.flink.streaming.api.scala.{ DataStream, StreamExecutionEnvironment} import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time import org.apache.flink.streaming.api.windowing.triggers.ContinuousProcessingTimeTrigger import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.FlinkKafkaConsumer010 import org.apache.flink.streaming.util.serialization.SimpleStringSchema import org.apache.flink.streaming.api.scala.extensions._ import org.apache.flink.api.scala._ import org.apache.flink.core.fs.FileSystem object PvUv2 {    def main(args: Array[String]): Unit = {      val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment     // 容错     env.enableCheckpointing(5000)     env.getCheckpointConfig.setCheckpointingMode(CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE)     env.setStateBackend(new FsStateBackend("file:///D:/space/IJ/bigdata/src/main/scala/com/ddxygq/bigdata/flink/checkpoint/streaming/counter"))     // kafka 配置     val ZOOKEEPER_HOST = "hadoop01:2181,hadoop02:2181,hadoop03:2181"     val KAFKA_BROKERS = "hadoop01:9092,hadoop02:9092,hadoop03:9092"     val TRANSACTION_GROUP = "flink-count"     val TOPIC_NAME = "flink"     val kafkaProps = new Properties()     kafkaProps.setProperty("zookeeper.connect", ZOOKEEPER_HOST)     kafkaProps.setProperty("bootstrap.servers", KAFKA_BROKERS)     kafkaProps.setProperty("group.id", TRANSACTION_GROUP)     // watrmark 允许数据延迟时间     val MaxOutOfOrderness = 86400 * 1000L     val streamData: DataStream[(String, String, String)] = env.addSource(       new FlinkKafkaConsumer010[String](TOPIC_NAME, new SimpleStringSchema(), kafkaProps)     ).assignTimestampsAndWatermarks(new BoundedOutOfOrdernessTimestampExtractor[String](Time.milliseconds(MaxOutOfOrderness)) {        override def extractTimestamp(element: String): Long = {          val t = JSON.parseObject(element)         val time = JSON.parseObject(JSON.parseObject(t.getString("message")).getString("decrypted_data")).getString("time")         time.toLong       }     }).map(x => {        var date = "error"       var guid = "error"       var helperversion = "error"       try {          val messageJsonObject = JSON.parseObject(JSON.parseObject(x).getString("message"))         val datetime = messageJsonObject.getString("time")         date = datetime.split(" ")(0)         // hour = datetime.split(" ")(1).substring(0, 2)         val decrypted_data_string = messageJsonObject.getString("decrypted_data")         if (!"".equals(decrypted_data_string)) {            val decrypted_data = JSON.parseObject(decrypted_data_string)           guid = decrypted_data.getString("guid").trim           helperversion = decrypted_data.getString("helperversion")         }       } catch {          case e: Exception => {            println(e)         }       }       (date, helperversion, guid)     })     val resultStream = streamData.keyBy(x => {        x._1 + x._2     }).timeWindow(Time.days(1))       .trigger(ContinuousProcessingTimeTrigger.of(Time.seconds(1)))       .applyWith(("", new IntCounter(), Set.empty[Int], 0L, 0L))(         foldFunction = {            case ((_, cou, set, _, 0), item) => {              val date = item._1             val helperversion = item._2             val guid = item._3             cou.add(1)             (date + "_" + helperversion, cou, set + guid.hashCode, 0L, 0L)           }         }         , windowFunction = {            case (key, window, result) => {              result.map {                case (leixing, cou, set, _, _) => {                  (leixing, cou.getLocalValue, set.size, window.getStart, window.getEnd)               }             }           }         }       ).keyBy(0)       .flatMapWithState[(String, Int, Int, Long, Long),(Int, Int)]{        case ((key, numpv, numuv, begin, end), curr) =>         curr match {            case Some(numCurr) if numCurr == (numuv, numpv) =>             (Seq.empty, Some((numuv, numpv))) //如果之前已经有相同的数据,则返回空结果           case _ =>             (Seq((key, numpv, numuv, begin, end)), Some((numuv, numpv)))         }     }     // 最终结果     val resultedStream = resultStream.map(x => {        val keys = x._1.split("_")       val date = keys(0)       val helperversion = keys(1)       (date, helperversion, x._2, x._3)     })     val resultPath = "D:\\space\\IJ\\bigdata\\src\\main\\scala\\com\\ddxygq\\bigdata\\flink\\streaming\\pvuv\\result"     resultedStream.writeAsText(resultPath, FileSystem.WriteMode.OVERWRITE)     env.execute("PvUvCount")   } } 

改进

其实这里还是需要set保存uv,难免对内存有压力,如果我们的集群不大,源码库为了节省开支,我们可以使用外部媒介,如hbase的rowkey唯一性、redis的set数据结构,都是可以达到实时、快速去重的目的。

参考资料

https://flink.sojb.cn/dev/event_time.htm

lhttp://wuchong.me/blog/2016/05/20/flink-internals-streams-and-operations-on-streams

https://segmentfault.com/a/1190000006235690

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