前言

說起Spark，大家就會自然而然地想到Flink，而且會不自覺地將這兩種主流的大數據實時處理技術進行比較。然后最終得出結論：Flink實時性大于Spark。

的確，Flink中的數據計算是以事件為驅動的，所以來一條數據就會觸發一次計算，而Spark基于數據集RDD計算，RDD最小生成間隔就是50毫秒，所以Spark就被定義為亞實時計算。

窗口Window

這里的RDD就是“天然的窗口”，將RDD生成的時間間隔設置成1min，那么這個RDD就可以理解為“1min窗口”。所以如果想要窗口計算，首選Spark。

但當需要對即臨近時間窗口進行計算時，必須借助滑動窗口的算子來實現。

臨近時間如何理解

例如“3分鐘內”這種時間范圍描述。這種時間范圍的計算，需要計算歷史的數據。例如1 ~ 3是3min，2 ~ 4也是3min，這里就重復使用了2和3的數據，依次類推，3 ~ 5也是3min，同樣也重復使用了3和4。

如果使用普通窗口，就無法滿足“最近3分鐘內”這種時間概念。

很多窗口都丟失了臨近時間，例如第3個RDD的臨近時間其實是第二個RDD，但是他們就沒法在一起計算，這就是為什么不用普通窗口的原因。

滑動窗口

滑動窗口三要素：RDD的生成時間、窗口的長度、滑動的步長。

我在本次實踐中，將RDD的時間間隔設置為10s，窗口長度為30s、滑動步長為10s。也就是說每10s就會生成一個窗口，計算最近30s內的數據，每個窗口由3個RDD組成。

數據源構建

1. 數據規范

假設我們采集了設備的指標信息，這里我們只關注吞吐量和響應時間，在采集之前定義數據字段和規范[throughput, response_time]，這里都定義成int類型，響應時間單位這里定義成毫秒ms。

實際情況中，我們不可能只采集一臺設備，如果我們想要得出每臺或者每個種類設備的指標監控，就要在采集數據的時候對每個設備加上唯一ID或者TypeID。

我這里的想法是對每臺設備的指標進行分析，所以我給每個設備都增加了一個唯一ID，最終字段[id, throughput, response_time]，所以我們就按照這個數據格式，在SparkStreaming中構建數據源讀取部分。

2. 讀取kafka

代碼語言：scala

復制

val conf = new SparkConf().setAppName("aqi").setMaster("local[1]")
val ssc = new StreamingContext(conf, Seconds(10))
val kafkaParams = Map[String, Object](
  "bootstrap.servers" -> "121.91.168.193:9092",
  "key.deserializer" -> classOf[StringDeserializer],
  "value.deserializer" -> classOf[StringDeserializer],
  "group.id" -> "aqi",
  "auto.offset.reset" -> "earliest",
  "enable.auto.commit" -> (true: java.lang.Boolean)
)

val topics = Array("evt_monitor")
val stream: DStream[String] = KafkaUtils.createDirectStream[String, String](
  ssc,
  PreferConsistent,
  Subscribe[String, String](topics, kafkaParams)
).map(_.value)

這里我們將一個RDD時間間隔設置為10S，因為使用的是筆記本跑，所以這里要將Master設置為local，表示本地運行模式，1代表使用1個線程。

我們使用Kafka作為數據源，在讀取時就要構建Consumer的config，像bootstrap.servers這些基本配置沒有什么好說的，關鍵的是auto.offset.reset和enable.auto.commit，

這兩個參數分表控制讀取topic消費策略和是否提交offset。這里的earliest會從topic中現存最早的數據開始消費，latest是最新的位置開始消費。

當重啟程序時，這兩種消費模式又被enable.auto.commit控制，設置true提交offset時，earliest和latest不再生效，都是從消費組記錄的offset進行消費。設置為false不提交offset，offset不被提交記錄earliest還是從topic中現存最早的數據開始消費，latest還是從最新的數據消費。

最后就是設置要讀取的topic和創建Kafka的DStream數據流。至此，整個數據源的讀取就已經完成了，下面就是對數據處理邏輯的開發。

3. 指標聚合計算

代碼語言：scala

復制

stream.map(x => {
      val s = x.split(",")
      (s(0), (s(2).toInt, 1))
    }).reduceByKey((x, y) => (x._1 + y._1, x._2 + y._2))
      .reduceByKeyAndWindow((x: (Int, Int), y: (Int, Int)) => (x._1 + y._1, x._2 + y._2), Seconds(30), Seconds(10))
    .foreachRDD(rdd => {
      rdd.foreach(x => {
        val id = x._1
        val responseTimes = x._2._1
        val num = x._2._2
        val responseTime_avg = responseTimes / num
        println(id, responseTime_avg)
      })
    })

我們從自身需求出發，來構思程序邏輯的開發。從需求看，關鍵字無非是最近一段時間內、平均值。想要取一段時間內的數據，就要使用滑動窗口，以當前時間為基準，向前圈定時間范圍。

而平均值，無非就是將時間范圍內，即窗口所有的響應時間加起來，然后除以數據條數即可。想要把所有的響應時間加起來，這里使用reduceByKey() 將窗口內相同ID的設備時間相加，將數據條數進行相加。

所以我在第一步切分數據的時候，就將數據切分成KV的元組形式，V有兩個字段，第一個是響應時間，第二個1表示一條數據。reduceByKey一共分為兩步，第一是RDD內的reduceByKey，這也算是數據的預處理，RDD的數據只會計算一次，當這個RDD被多個窗口使用，就不會重復計算了。第二步是基于窗口的reduceByKey，將窗口所有RDD的數據再一次聚合，最后在foreachRDD中獲取輸出

4. 驗證結果

我們向kafka的evt_monitor這個topic中寫入數據。

備注：（最后11那個id是終端顯示問題，其實是1），然后可以輸出平均值。

驗證結果是沒有問題的，換個角度，我們也可以從DAG來看。

這個窗口一共計算了3個RDD，其中左側的兩個是灰色的，上面是skipped標識，代表著這兩個RDD在上一個窗口已經計算完成了，在這個窗口只需要計算當前的RDD，然后再一起對RDD的結果數據進行窗口計算。

結語

本篇文章主要是利用Spark的滑動窗口，做了一個計算平均響應時長的應用場景，以Kafka作為數據源、通過滑動窗口和reduceByKey算子得以實現。同時，開發Spark還是強烈推薦scala，整個程序看起來沒有任何多余的部分。

最后對于Spark和Flink的選型看法，Spark的確是在實時性上比Flink差一些，但是Spark對于窗口計算還是有優勢的。所以對于每種技術，也不用人云亦云，適合自己的才是最好的。

審核編輯 黃宇