Flink checkpoint 源码分析- Checkpoint snapshot 处理流程

背景

在上一篇博客中我们分析了代码中barrier的是如何流动传递的。Flink checkpoint 源码分析- Checkpoint barrier 传递源码分析-CSDN博客

最后跟踪到了代码org.apache.flink.streaming.runtime.io.checkpointing.CheckpointedInputGate#handleEvent 

现在我们接着跟踪相应代码，观察算子接受到了barrier是如何进行下一步代码处理的。以及了解flink应对不同的消费语义（At least once, exactly once）对于checkpoint的影响是怎样的。

代码分析

org.apache.flink.streaming.runtime.io.checkpointing.CheckpointedInputGate#handleEvent 中我们主要关注对于checkpointBarrier的处理流程。

processBarrier方法实现上就可以看出，flink barrier的处理分成两种。

在这里我们需要跟踪一下barrierHandler 是如何生成的才能知道后面所要走的流程是哪一步。

通过往上追溯barrierHandler的生成，我们跟踪到方法：org.apache.flink.streaming.runtime.io.checkpointing.InputProcessorUtil#createCheckpointBarrierHandler 从代码中我们可以看到 如果是 EXACTLY_ONCE 那么生成的就SingleCheckpointBarrierHandler， 如果checkpoint 模式是AT_LEAST_ONCE， 生成对应的handler就是CheckpointBarrierTracker。 但是从代码中，EXACTLY_ONCE似乎不是简单的new 一个SingleCheckpointBarrierHandler， 而是通过一个方法来生成。因此需要进一步的观察这个方法是如何实现的。

org.apache.flink.streaming.runtime.io.checkpointing.InputProcessorUtil#createBarrierHandler

这里针对checkpoint类型做了区分，主要是分为aligned checkpoint 和 unaliged checkpoint的差异。这里可以进一步观察一下这两类checkpoint之前的差异。

对比这两个方法参数的差异，发现主要就是两处处参数有差异。subTaskCheckpointCoordinator、barrierHandlerState。这两个的差异主要体现在flink 在aligned checkpoint超时，会切换为unaligned checkpoint。这里可以先按下不表，回到最开始的处理过程。

总结一下就是如果是flink 设置了at least once是使用的是CheckpointBarrierTracker， 当flink模式为exactly once时是SingleCheckpointBarrierHandler。 当为exactly once时checkpoint 类型又可以分为是aligned checkpoint还是unaligned checkpoint。

At least once 下 barrier是如何处理的

at least once 下对于barrier的处理是在以下的方法中实现的。

org.apache.flink.streaming.runtime.io.checkpointing.CheckpointBarrierTracker#processBarrier

public void processBarrier(CheckpointBarrier receivedBarrier, InputChannelInfo channelInfo) throws IOException {final long barrierId = receivedBarrier.getId();// fast path for single channel trackersif (totalNumberOfInputChannels == 1) {markAlignmentStartAndEnd(receivedBarrier.getTimestamp());notifyCheckpoint(receivedBarrier);return;}// general path for multiple input channelsif (LOG.isDebugEnabled()) {LOG.debug("Received barrier for checkpoint {} from channel {}", barrierId, channelInfo);}// find the checkpoint barrier in the queue of pending barriersCheckpointBarrierCount barrierCount = null;int pos = 0;for (CheckpointBarrierCount next : pendingCheckpoints) {if (next.checkpointId == barrierId) {barrierCount = next;break;}pos++;}if (barrierCount != null) {// add one to the count to that barrier and check for completionint numBarriersNew = barrierCount.incrementBarrierCount();if (numBarriersNew == totalNumberOfInputChannels) {// checkpoint can be triggered (or is aborted and all barriers have been seen)// first, remove this checkpoint and all all prior pending// checkpoints (which are now subsumed)for (int i = 0; i <= pos; i++) {pendingCheckpoints.pollFirst();}// notify the listenerif (!barrierCount.isAborted()) {if (LOG.isDebugEnabled()) {LOG.debug("Received all barriers for checkpoint {}", barrierId);}markAlignmentEnd();notifyCheckpoint(receivedBarrier);}}}else {// first barrier for that checkpoint ID// add it only if it is newer than the latest checkpoint.// if it is not newer than the latest checkpoint ID, then there cannot be a// successful checkpoint for that ID anywaysif (barrierId > latestPendingCheckpointID) {markAlignmentStart(receivedBarrier.getTimestamp());latestPendingCheckpointID = barrierId;pendingCheckpoints.addLast(new CheckpointBarrierCount(barrierId));// make sure we do not track too many checkpointsif (pendingCheckpoints.size() > MAX_CHECKPOINTS_TO_TRACK) {pendingCheckpoints.pollFirst();}}}}

如果只有一个inputchannel的情况下，在收到这一个barrier的时候，就可以做snapshot.

在这个中间会经过triggerCheckpointOnBarrier 等方法， 最后实际还是调到了org.apache.flink.streaming.runtime.tasks.SubtaskCheckpointCoordinatorImpl#checkpointState ，看到这里其实这很长的链路实际是一个循环，下一个算子会生成barrier,接着传递这个barrier。

实际情况是作业并行度不唯一，一个subtask往往是有多个inputchannel. 可以继续看看是如何处理的。

这里面当收取到第一个barrier，会将这个barrier信息存在一个队列中。

每当收到一个barrier的时候会进行计数，当收取到的是最后一个barrier的时候把之前的barrier全部清除，之后就可以通知做checkpoint snapshot， 这个流程就和之前的一个信道的checkpoint流程是一致的。

总结而言：at least 类型的checkpoint是在收到最后一个barrier的时候开始做snapshot的。

Exactly once checkpoint是如何处理的

首先看这一段的代码

@Overridepublic void processBarrier(CheckpointBarrier barrier, InputChannelInfo channelInfo) throws IOException {long barrierId = barrier.getId();LOG.debug("{}: Received barrier from channel {} @ {}.", taskName, channelInfo, barrierId);if (currentCheckpointId > barrierId|| (currentCheckpointId == barrierId && !isCheckpointPending())) {if (!barrier.getCheckpointOptions().isUnalignedCheckpoint()) {inputs[channelInfo.getGateIdx()].resumeConsumption(channelInfo);}return;}checkNewCheckpoint(barrier);checkState(currentCheckpointId == barrierId);if (numBarriersReceived++ == 0) {if (getNumOpenChannels() == 1) {markAlignmentStartAndEnd(barrier.getTimestamp());} else {markAlignmentStart(barrier.getTimestamp());}}// we must mark alignment end before calling currentState.barrierReceived which might// trigger a checkpoint with unfinished future for alignment durationif (numBarriersReceived == numOpenChannels) {if (getNumOpenChannels() > 1) {markAlignmentEnd();}}try {currentState = currentState.barrierReceived(context, channelInfo, barrier);} catch (CheckpointException e) {abortInternal(barrier.getId(), e);} catch (Exception e) {ExceptionUtils.rethrowIOException(e);}if (numBarriersReceived == numOpenChannels) {numBarriersReceived = 0;lastCancelledOrCompletedCheckpointId = currentCheckpointId;LOG.debug("{}: Received all barriers for checkpoint {}.", taskName, currentCheckpointId);resetAlignmentTimer();allBarriersReceivedFuture.complete(null);}}

这里需要关注一下currentState， 在最开始我们看了他的构造函数AlternatingWaitingForFirstBarrier， 因此可以可以看这个方法具体是现实。

这里可以看到这里会block 住收到barrier的信道，如果barrier 都收齐了，之后会检查是不是unaligned的checkpoint， 如果不是可以直接做一次checkpoint。这个checkpoint和之前的流程是一致的。

这里的下一个分支是超时转化，比如设置为30s，前30s是做aligned checkpoint， 如果30s还没有完成，就会转化为unaligned checkpoint。 当然，你如果不想有超时时间，可以直接设置为0.

如果是unaligned checkpoint， 会将channel 里面的数据也写会到远端。

这个中间会有一些状态转化，每次barrier的到达都会触发不同的状态变化。其中我们看到对于uc来说，uc的第一个barrier到达了，就会触发一次global checkpoint，所以这个时候是不会block住信道的。org.apache.flink.streaming.runtime.io.checkpointing.AlternatingWaitingForFirstBarrierUnaligned#barrierReceived

org.apache.flink.streaming.runtime.io.checkpointing.AlternatingCollectingBarriersUnaligned#barrierReceived

最后如果收到所有的barrier之后会finished checkpoint。状态恢复到原位。

总结一下：在exactly once的语义下，aligned checkpoint的做法是，收到一个barrier的时候会将对应的channel block住。当收到最后一个barrier的时候再做一次checkpoint。

unaligned的做法是，收到barrier的时候，第一步就会触发一次checkpoint， 之后会不断上传channel state， 当收到最后一个barrier则表示checkpoint结束。

在这一篇文章我们主要介绍了ssubtask级别的snapshot的，后面再进一步介绍一下整体流程，就可以结束相关介绍了。