Flink可靠性的基石

heckpoint机制是Flink可靠性的基石,可以保证Flink集群在某个算子因为某些原因(如 异常退出)出现故障时,能够将整个应用流图的状态恢复到故障之前的某一状态,保 证应用流图状态的一致性。Flink的checkpoint机制原理来自“Chandy-Lamport algorithm”算法。

每个需要checkpoint的应用在启动时,Flink的JobManager为其创建一个 CheckpointCoordinator(检查点协调器),CheckpointCoordinator全权负责本应用的快照制作。

  1. CheckpointCoordinator(检查点协调器) 周期性的向该流应用的所有source算子发送 barrier(屏障)。

  2. 当某个source算子收到一个barrier时,便暂停数据处理过程,然后将自己的当前状态制作成快照,并保存到指定的持久化存储中,最后向CheckpointCoordinator报告自己快照制作情况,同时向自身所有下游算子广播该barrier,恢复数据处理

  3. 下游算子收到barrier之后,会暂停自己的数据处理过程,然后将自身的相关状态制作成快照,并保存到指定的持久化存储中,最后向CheckpointCoordinator报告自身快照情况,同时向自身所有下游算子广播该barrier,恢复数据处理。

  4. 每个算子按照步骤3不断制作快照并向下游广播,直到最后barrier传递到sink算子,快照制作完成。

  5. 当CheckpointCoordinator收到所有算子的报告之后,认为该周期的快照制作成功; 否则,如果在规定的时间内没有收到所有算子的报告,则认为本周期快照制作失败。

如果一个算子有两个输入源,则暂时阻塞先收到barrier的输入源,等到第二个输入源相 同编号的barrier到来时,再制作自身快照并向下游广播该barrier。具体如下图所示:

  1. 假设算子C有A和B两个输入源

  2. 在第i个快照周期中,由于某些原因(如处理时延、网络时延等)输入源A发出的 barrier 先到来,这时算子C暂时将输入源A的输入通道阻塞,仅收输入源B的数据。

  3. 当输入源B发出的barrier到来时,算子C制作自身快照并向 CheckpointCoordinator 报告自身的快照制作情况,然后将两个barrier合并为一个,向下游所有的算子广播。

  4. 当由于某些原因出现故障时,CheckpointCoordinator通知流图上所有算子统一恢复到某个周期的checkpoint状态,然后恢复数据流处理。分布式checkpoint机制保证了数据仅被处理一次(Exactly Once)。


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