【流计算】流计算概论

前言

作者在之前写过一个大数据的专栏，包含GFS、BigTable、MapReduce、HDFS、Hadoop、LSM树、HBase、Spark，专栏地址：

https://blog.csdn.net/joker_zjn/category_12631789.html?fromshare=blogcolumn&sharetype=blogcolumn&sharerId=12631789&sharerefer=PC&sharesource=Joker_ZJN&sharefrom=from_link

流计算和大数据是紧密相关的，现在接那个大数据专栏，继续向下写流计算专栏。这是第一篇。

目录

1.什么是流计算

2.流计算的架构

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1.什么是流计算

流计算，就是对流式数据的计算，是专门用来处理流式数据的。因此在聊流计算之前，我们要先明白什么是静态数据和流式数据。

静态数据：

静态数据不是实时产生的，是有一定历史的数据，静态数据一般是用来进行一些统计分析的，比如数据仓库中的数据就是典型的静态数据。再比如MapReduce做统计分析，存在HDFS中的数据也是静态数据。

流式数据：

流式数据其实就是动态数据，是实时产生的，其应用场景对实时性要求很高，基本上是要求需要对其做实时处理的数据。比如：

• 物联网中的实时监测设备，诸如烟感、PM2.5监测、安防等设备，要对实时的流式数据做实时的分析，从而判断是否触发报警之类的操作。

• 购物网站上的“可能感兴趣”的推荐，就是基于用户实时点击浏览产生的流式数据来给客户进行推荐的。

上面这样说只是一方面，其实仔细思考就会发现静态数据、动态数据之间没有很明确的边界，静态数据也会有新的数据进来，流式数据的业务场景中也有对历史数据计算的需求。

其实从业务场景上能更好的区分是不是流计算的场景，流计算的场景一句话就能概括：

大量数据实时产生，涌过来，从这些大量实时数据中计算出实时结果。

流式数据的特征：

• 快速持续的到达

• 来源众多、格式复杂

• 数据量大，不太关注存储，一旦经过处理后，要么被丢弃，要么被归档存储。

2.流计算的架构

流数据的量大、产生的速度快、来源和格式杂，这些特点都是会拉低计算速度的点，所以流计算的核心就是要就是要稳定可靠高效的处理流式数据。市面上的各种流计算框架针对这些核心问题，各自给出了自己的解法，常用的流计算框架：

• twitter storm

• spark strem

流计算是整个大系统的一环，接下来我们看看引入流计算的系统架构一般长什么样子。

以flink为例，展示一下流计算常见架构：

观察上面系统，可以发现引入流计算的系统架构一般有以下部分组成：

• 数据采集

• 数据传输

• 数据处理

• 数据存储

• 数据展现

数据采集：

传感器、各个服务模块上的各个日志代理等。

数据采集在软件层面无非就是从浏览器、手机终端等设备将数据发给采集服务器。

采集服务器要接收数据，在性能上要有所考虑，关于性能无非以下点：

• 吞吐量（TPS），要在IO模型上有所抉择，阻塞？非阻塞

• 时延，有时延要求时首先要报时延，再说拉高吞吐量的事儿

• TCP连接，当有大量连接需要维持时，用非阻塞IO服务器，如netty；当连接数量较少时，用长连接和连接池

数据传输：

负责数据的流转，数据总线，一般用MQ来实现，数据传输要关注的点：

• 吞吐量，流式数据的量大，吞吐量肯定要跟上，不能造成数据积压，数据才有实时性。
• 可靠性，可靠性肯定要跟上，数据尽可能不要丢。

数据处理：

流计算的核心，也是流计算框架主要工作的环节，用计算引擎来对流进行：

• 转化、清洗、转换

• 计数、求和、均值、标准差、极值、聚合、关联、直方图等

数据存储：

根据自己的业务场景来决定计算出来的结果是否需要存储？如果要存储就要考虑自己业务场景的需求：

• 数据量大不大？

• 时延要求如何？

• 吞吐量大不大？

然后来选择对应的存储介质，内存？关系型数据库？非关系型数据库？分布式文件系统？等等等等

3.常见流计算场景

以下是流式计算的一些典型应用场景：

• 实时数据分析
  •  金融交易：实时监测市场波动、交易异常和欺诈检测。
  • 物联网（IoT）：实时处理传感器数据，监控设备状态，触发警报。
• 日志处理与监控
  • 系统监控：实时监控服务器日志，快速发现并处理系统故障。
  • 应用性能管理（APM）：实时分析应用日志，优化性能瓶颈。
• 社交媒体分析
  • 趋势分析：实时分析社交媒体上的热点话题和用户情绪。
  • 推荐系统：根据用户实时行为更新推荐内容。
• 网络安全
  • 入侵检测：实时分析网络流量，识别潜在的安全威胁。
  • 异常检测：监控网络活动，及时发现异常行为。
• 电子商务
  • 库存管理：实时更新库存信息，避免超卖情况。
  • 订单处理：实时跟踪订单状态，提高客户满意度。
• 智能制造
  • 生产监控：实时监控生产线状态，提高生产效率。
  • 预测性维护：通过分析机器运行数据，提前预测并预防故障。
• 交通与物流
  • 交通管理：实时分析交通流量，优化交通信号控制。
  • 物流追踪：实时更新货物位置，提高物流效率。