Flink State 和 Fault Tolerance详解

有状态操作或者操作算子在处理DataStream的元素或者事件的时候需要存储计算的中间状态，这就使得状态在整个Flink的精细化计算中有着非常重要的地位：

• 记录数据从某一个过去时间点到当前时间的状态信息。
• 以每分钟/小时/天汇总事件时，状态将保留待处理的汇总记录。
• 在训练机器学习模型时，状态将保持当前版本的模型参数。

Flink在管理状态方面，使用Checkpoint和Savepoint实现状态容错。Flink的状态在计算规模发生变化的时候，可以自动在并行实例间实现状态的重新分发，底层使用State Backend策略存储计算状态，State Backend决定了状态存储的方式和位置（后续章节介绍）。

Flink在状态管理中将所有能操作的状态分为Keyed State和Operator State，其中Keyed State类型的状态同key一一绑定，并且只能在KeyedStream中使用。所有non-KeyedStream状态操作都叫做Operator State。Flink在底层做状态管理时，将Keyed State和<parallel-operator-instance, key>关联，由于某一个key仅仅落入其中一个operator-instance中，因此可以简单的理解Keyed State是和<operator,key>进行绑定的，采用Key Group机制对Keyed State进行管理或者分类，所有的keyed-operator在做状态操作的时候可能需要和1~n个Key Group进行交互。

Flink在分发Keyed State状态的时候，不是以key为单位，而是以Key Group为最小单元分发

Operator State (也称为 non-keyed state )，每一个operator state 会和一个parallel operator instance进行绑定。Keyed State 和 Operator State 以两种形式存在（ managed （管理）和 raw（原生）），所有Flink已知的操作符都支持Managed State，但是Raw State仅仅在用户自定义Operator时使用，并且不支持在并行度发生变化的时候重新分发状态，因此，虽然Flink支持Raw State，但是在绝大多数的应用场景下，一般使用的都是Managed State。

Keyed State

Keyed-state接口提供对不同类型状态的访问，所有状态都限于当前输入元素的key。

类型	说明	方法
ValueState	这个状态主要存储一个可以用作更新的值	update(T) T value() clear()
ListState	这将存储List集合元素	add(T) addAll(List) Iterable get() update(List) clear()
ReducingState	这将保留一个值，该值表示添加到状态的所有值的汇总 需要用户提供ReduceFunction	add(T) T get() clear()
AggregatingState<IN, OUT>	这将保留一个值，该值表示添加到状态的所有值的汇总 需要用户提供AggregateFunction	add(IN) T get() clear()
FoldingState<T, ACC>	这将保留一个值，该值表示添加到状态的所有值的汇总 需要用户提供FoldFunction	add(IN) T get() clear()
MapState<UK, UV>	这个状态会保留一个Map集合元素	put(UK, UV) putAll(Map<UK, UV>) entries() keys() values() clear()

ValueSate

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
env.socketTextStream("centos",9999)
.flatMap(_.split("\\s+"))
.map((_,1))
.keyBy(0)
.map(new RichMapFunction[(String,Int),(String,Int)] {
    var vs:ValueState[Int]=_
    
    override def open(parameters: Configuration): Unit = {
        val vsd=new ValueStateDescriptor[Int]("valueCount",createTypeInformation[Int])
        vs=getRuntimeContext.getState[Int](vsd)
    }
    
    override def map(value: (String, Int)): (String, Int) = {
        val histroyCount = vs.value()
        val currentCount=histroyCount+value._2
        vs.update(currentCount)
        (value._1,currentCount)
    }
}).print()
env.execute("wordcount")

AggregatingState<IN, OUT>

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
env.socketTextStream("centos",9999)
.map(_.split("\\s+"))
.map(ts=>(ts(0),ts(1).toInt))
.keyBy(0)
.map(new RichMapFunction[(String,Int),(String,Double)] {
    var vs:AggregatingState[Int,Double]=_
    override def open(parameters: Configuration): Unit = {
        val vsd=new AggregatingStateDescriptor[Int,(Double,Int),Double]("avgCount",new AggregateFunction[Int,(Double,Int),Double] {
            override def createAccumulator(): (Double, Int) = {
                (0.0,0)
            }

            override def add(value: Int, accumulator: (Double, Int)): (Double, Int) = {
                (accumulator._1+value,accumulator._2+1)
            }
            
            override def merge(a: (Double, Int), b: (Double, Int)): (Double, Int) = {
                (a._1+b._1,a._2+b._2)
            }
            
            override def getResult(accumulator: (Double, Int)): Double = {
                accumulator._1/accumulator._2
            }
        },createTypeInformation[(Double,Int)])
        vs=getRuntimeContext.getAggregatingState(vsd)
    }
    override def map(value: (String, Int)): (String, Double) = {
        vs.add(value._2)
        val avgCount=vs.get()
        (value._1,avgCount)
    }
}).print()
env.execute("wordcount")

MapState<UK, UV>

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
//001 zs 202.15.10.12 日本 2019-10-10
env.socketTextStream("centos",9999)
.map(_.split("\\s+"))
.map(ts=>Login(ts(0),ts(1),ts(2),ts(3),ts(4)))
.keyBy("id","name")
.map(new RichMapFunction[Login,String] {
    var vs:MapState[String,String]=_
    override def open(parameters: Configuration): Unit = {
        val msd=new MapStateDescriptor[String,String]("mapstate",createTypeInformation[String],createTypeInformation[String])
        vs=getRuntimeContext.getMapState(msd)
    }
    override def map(value: Login): String = {
        println("历史登录")
        for(k<- vs.keys().asScala){
            println(k+" "+vs.get(k))
        }
        var result=""
        if(vs.keys().iterator().asScala.isEmpty){
            result="ok"
        }else{
            if(!value.city.equalsIgnoreCase(vs.get("city"))){
                result="error"
            }else{
                result="ok"
            }
        }
        vs.put("ip",value.ip)
        vs.put("city",value.city)
        vs.put("loginTime",value.loginTime)
        result
    }
}).print()
env.execute("wordcount")

总结

new Rich[Map|FaltMap]Function {
    var vs:XxxState=_ //状态声明
    override def open(parameters: Configuration): Unit = {
        val xxd=new XxxStateDescription //完成状态的初始化
        vs=getRuntimeContext.getXxxState(xxd)
    }
    override def xxx(value: Xx): Xxx = {
       //状态操作
    }
}

• ValueState<T> getState(ValueStateDescriptor<T>)
• ReducingState<T> getReducingState(ReducingStateDescriptor<T>)
• ListState<T> getListState(ListStateDescriptor<T>)
• AggregatingState<IN, OUT> getAggregatingState(AggregatingStateDescriptor<IN, ACC, OUT>)
• FoldingState<T, ACC> getFoldingState(FoldingStateDescriptor<T, ACC>)
• MapState<UK, UV> getMapState(MapStateDescriptor<UK, UV>)

State Time-To-Live（TTL）

基本使用

可以将state存活时间（TTL）分配给任何类型的keyed-state，如果配置了TTL且状态值已过期，则Flink将尽力清除存储的历史状态值。

import org.apache.flink.api.common.state.StateTtlConfig
import org.apache.flink.api.common.state.ValueStateDescriptor
import org.apache.flink.api.common.time.Time

val ttlConfig = StateTtlConfig
    .newBuilder(Time.seconds(1))
    .setUpdateType(StateTtlConfig.UpdateType.OnCreateAndWrite)
    .setStateVisibility(StateTtlConfig.StateVisibility.NeverReturnExpired)
    .build
val stateDescriptor = new ValueStateDescriptor[String]("text state", classOf[String])
stateDescriptor.enableTimeToLive(ttlConfig)

• 案例

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
env.socketTextStream("centos",9999)
.flatMap(_.split("\\s+"))
.map((_,1))
.keyBy(0)
.map(new RichMapFunction[(String,Int),(String,Int)] {
    var vs:ValueState[Int]=_
    override def open(parameters: Configuration): Unit = {
        val vsd=new ValueStateDescriptor[Int]("valueCount",createTypeInformation[Int])

        val ttlConfig = StateTtlConfig.newBuilder(Time.seconds(5)) //过期时间5s
        .setUpdateType(UpdateType.OnCreateAndWrite)//创建和修改的时候更新过期时间
        .setStateVisibility(StateVisibility.NeverReturnExpired)//永不返回过期的数据
        .build()

        vsd.enableTimeToLive(ttlConfig)

        vs=getRuntimeContext.getState[Int](vsd)
    }
    override def map(value: (String, Int)): (String, Int) = {
        val histroyCount = vs.value()
        val currentCount=histroyCount+value._2
        vs.update(currentCount)
        (value._1,currentCount)
    }
}).print()
env.execute("wordcount")

注意：开启TTL之后，系统会额外消耗内存存储时间戳（Processing Time），如果用户以前没有开启TTL配置，在启动之前修改代码开启了TTL，在做状态恢复的时候系统启动不起来，会抛出兼容性失败以及StateMigrationException的异常。

清除Expired State

在默认情况下，仅当明确读出过期状态时，通过调用ValueState.value()方法才会清除过期的数据，这意味着，如果系统一直未读取过期的状态，则不会将其删除，可能会导致存储状态数据的文件持续增长。

Cleanup in full snapshot

系统会从上一次状态恢复的时间点，加载所有的State快照，在加载过程中会剔除那些过期的数据，这并不会影响磁盘已存储的状态数据，该状态数据只会在Checkpoint的时候被覆盖，但是依然解决不了在运行时自动清除过期且没有用过的数据。

import org.apache.flink.api.common.state.StateTtlConfig
import org.apache.flink.api.common.time.Time
val ttlConfig = StateTtlConfig
    .newBuilder(Time.seconds(1))
    .cleanupFullSnapshot
    .build

只能用于memory或者snapshot状态的后端实现，不支持RocksDB State Backend。

Cleanup in background

可以开启后台清除策略，根据State Backend采取默认的清除策略（不同状态的后端存储，清除策略不同）

import org.apache.flink.api.common.state.StateTtlConfig
val ttlConfig = StateTtlConfig
.newBuilder(Time.seconds(1))
.cleanupInBackground
.build

Incremental cleanup（基于内存backend）

import org.apache.flink.api.common.state.StateTtlConfig
val ttlConfig = StateTtlConfig.newBuilder(Time.seconds(5))
.setUpdateType(UpdateType.OnCreateAndWrite)
.setStateVisibility(StateVisibility.NeverReturnExpired)
.cleanupIncrementally(100,true) //默认值 5 | false
.build()

第一个参数表示每一次触发cleanup的时候，系统会一次处理100个元素。第二个参数是false，表示只要用户对任意一个state进行操作，系统都会触发cleanup策略；第二个参数是true，表示只要系统接收到记录数（即使用户没有操作状态）就会触发cleanup策略。

RocksDB compaction

RocksDB是一个嵌入式的key-value存储，其中key和value是任意的字节流，底层进行异步压缩，会将key相同的数据进行compact（压缩），以减少state文件大小，但是并不对过期的state进行清理，因此可以通过配置compactFilter，让RocksDB在compact的时候对过期的state进行排除，RocksDB数据库的这种过滤特性，默认关闭，如果想要开启，可以在flink-conf.yaml中配置 state.backend.rocksdb.ttl.compaction.filter.enabled:true 或者在应用程序的API里设置RocksDBStateBackend::enableTtlCompactionFilter。

import org.apache.flink.api.common.state.StateTtlConfig 
val ttlConfig = StateTtlConfig.newBuilder(Time.seconds(5))
.setUpdateType(UpdateType.OnCreateAndWrite)
.setStateVisibility(StateVisibility.NeverReturnExpired)
.cleanupInRocksdbCompactFilter(1000) //默认配置1000
.build()

这里的1000表示，系统在做Compact的时候，会检查1000个元素是否失效，如果失效，则清除该过期数据。

Operator State

如果用户想要使用Operator State，只需要实现通用的CheckpointedFunction 接口或者ListCheckpointed<T extends Serializable>，值得注意的是，目前的operator-state仅仅支持list-style风格的状态，要求所存储的状态必须是一个List，且其中的元素必须可以序列化。

CheckpointedFunction

提供两种不同的状态分发方案：Even-split和 Union

void snapshotState(FunctionSnapshotContext context) throws Exception;
void initializeState(FunctionInitializationContext context) throws Exception;

• snapshotState()：调用checkpoint()的时候，系统会调用snapshotState()对状态做快照
• initializeState()：第一次启动或者从上一次状态恢复的时候，系统会调用initializeState()

Even-split：表示系统在故障恢复时，会将operator-state的元素均分给所有的operator实例，每个operator实例将获取到整个operator-state的sub-list数据。

Union：表示系统在故障恢复时，每一个operator实例可以获取到整个operator-state的全部数据。

案例

class BufferingSink(threshold: Int = 0) extends SinkFunction[(String, Int)]  with CheckpointedFunction  {
    var listState:ListState[(String,Int)]=_
    val bufferedElements = ListBuffer[(String, Int)]()
    //负责将数据输出到外围系统
    override def invoke(value: (String, Int)): Unit = {
        bufferedElements += value
        if(bufferedElements.size == threshold){
            for(ele <- bufferedElements){
                println(ele)
            }
            bufferedElements.clear()
        }
    }
    //是在savepoint|checkpoint时候将数据持久化
    override def snapshotState(context: FunctionSnapshotContext): Unit = {
        listState.clear()
        for(ele <- bufferedElements){
            listState.add(ele)
        }
    }
    //状态恢复|初始化 创建状态
    override def initializeState(context: FunctionInitializationContext): Unit = {
        val lsd = new ListStateDescriptor[(String, Int)]("buffered-elements",createTypeInformation[(String,Int)])
        listState=context.getOperatorStateStore.getListState(lsd)
        if(context.isRestored){
            for(element <- listState.get().asScala) {
                bufferedElements += element
            }
        }
    }
}

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
env.socketTextStream("centos",9999)
.flatMap(_.split("\\s+"))
.map((_,1))
.keyBy(0)
.sum(1)
.addSink(new BufferingSink(5))
env.execute("testoperatorstate")

• 启动netcat服务

[root@centos ~]# nc -lk 9999

• 提交任务

注意，将并行度设置为1，方便测试

• 在netcat中输入以下数据

[root@centos ~]# nc -lk 9999
a1 b1 c1 d1

• 取消任务，并且创建savepoint

[root@centos flink-1.8.1]# ./bin/flink list -m centos:8081
------------------ Running/Restarting Jobs -------------------
17.10.2019 09:49:20 : f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489 : testoperatorstate (RUNNING)
--------------------------------------------------------------
[root@centos flink-1.8.1]# ./bin/flink cancel -m centos:8081 -s hdfs:///savepoints f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489
Cancelling job f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489 with savepoint to hdfs:///savepoints.
Cancelled job f21795e74312eb06fbf0d48cb8d90489. Savepoint stored in hdfs://centos:9000/savepoints/savepoint-f21795-38e7beefe07b.

注意，如果Flink需要和Hadoop整合，必须保证在当前环境变量下有HADOOP_HOME|HADOOP_CALSSPATH

[root@centos flink-1.8.1]# cat /root/.bashrc
HADOOP_HOME=/usr/hadoop-2.9.2
JAVA_HOME=/usr/java/latest
PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin
CLASSPATH=.
export JAVA_HOME
export PATH
export CLASSPATH
export HADOOP_HOME
HADOOP_CLASSPATH=`hadoop classpath`
export HADOOP_CLASSPATH

• 测试状态

ListCheckpointed

ListCheckpointed接口是CheckpointedFunction接口的一种变体形式，仅仅支持Even-split状态的分发策略。

List<T> snapshotState(long checkpointId, long timestamp) throws Exception;
void restoreState(List<T> state) throws Exception;

• snapshotState()：调用checkpoint()的时候，系统会调用snapshotState()对状态做快照
• restoreState()：等价于上述CheckpointedFunction中声明的initializeState()方法，用作状态恢复

案例

import java.lang.{Long => JLong} //修改类别名
import scala.{Long => SLong} //修改类别名
class CustomStatefulSourceFunction extends ParallelSourceFunction[SLong] with ListCheckpointed[JLong]{
  @volatile
  var isRunning:Boolean = true
  var offset = 0L
    
  override def run(ctx: SourceFunction.SourceContext[SLong]): Unit = {
    val lock = ctx.getCheckpointLock
    while(isRunning){
       Thread.sleep(1000)
       lock.synchronized({
         ctx.collect(offset)
         offset += 1
       })
    }
  }

  override def cancel(): Unit = {
    isRunning=false
  }

  override def snapshotState(checkpointId: Long, timestamp: Long): util.List[JLong] = {
    Collections.singletonList(offset) //存储的是 当前source的偏移量，如果状态不可拆分，用户可以使Collections.singletonList
  }

  override def restoreState(state: util.List[JLong]): Unit = {
    for (s <- state.asScala) {
      offset = s
    }
  }
}

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
env.addSource[Long](new CustomStatefulSourceFunction)
.print("offset:")
env.execute("testOffset")

广播状态

支持Operator State的第三种类型是广播状态。引入广播状态以支持用例，其中需要将来自一个流的某些数据广播到所有下游任务，广播的状态将存储在本地，用于处理另一个流上所有传入的元素。

A third type of supported operator state is the Broadcast State. Broadcast state was introduced to support use cases where some data coming from one stream is required to be broadcasted to all downstream tasks, where it is stored locally and is used to process all incoming elements on the other stream.

non-keyed√

import org.apache.flink.api.common.state.MapStateDescriptor
import org.apache.flink.streaming.api.functions.co.BroadcastProcessFunction
import org.apache.flink.util.Collector
import scala.collection.JavaConverters._
class UserBuyPathBroadcastProcessFunction(msd:MapStateDescriptor[String,Int]) extends BroadcastProcessFunction[UserBuyPath,Rule,String]{
    //处理的是UserBuyPath，读取广播状态
    override def processElement(value: UserBuyPath,
                                ctx: BroadcastProcessFunction[UserBuyPath, Rule, String]#ReadOnlyContext,
                                out: Collector[String]): Unit = {
        val broadcastState = ctx.getBroadcastState(msd)
        if(broadcastState.contains(value.channel)){//如果有规则，尝试计算
            val threshold= broadcastState.get(value.channel)
            if(value.path >= threshold){//将满足条件的用户信息输出
                out.collect(value.id+" "+value.name+" "+value.channel+" "+value.path)
            }
        }
    }
    //处理的是规则 Rule 数据 ，记录修改广播状态
    override def processBroadcastElement(value: Rule, ctx: BroadcastProcessFunction[UserBuyPath, Rule, String]#Context,
                                         out: Collector[String]): Unit = {
        val broadcastState = ctx.getBroadcastState(msd)
        broadcastState.put(value.channel,value.threshold)//更新状态

        println("=======rule======")
        for(entry <- broadcastState.entries().asScala){
            println(entry.getKey+"\t"+entry.getValue)
        }
        println()
        println()
    }
}

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
// id name channel action
// 001 mack 手机 view
// 001 mack 手机 view
// 001 mack 手机 addToCart
// 001 mack 手机 buy
val userStream = fsEnv.socketTextStream("centos", 9999)
    .map(line => line.split("\\s+"))
    .map(ts => UserAction(ts(0), ts(1), ts(2), ts(3)))
    .keyBy("id", "name")
    .map(new UserActionRichMapFunction)

val msd=new MapStateDescriptor[String,Int]("braodcast-sate",createTypeInformation[String],
                                           createTypeInformation[Int])
// channel 阈值
// 手机类   10
val broadcastStream: BroadcastStream[Rule] = fsEnv.socketTextStream("centos", 8888)
    .map(line => line.split("\\s+"))
    .map(ts => Rule(ts(0), ts(1).toInt))
    .broadcast(msd)

userStream.connect(broadcastStream)
.process(new UserBuyPathBroadcastProcessFunction(msd))
.print()
env.execute("testoperatorstate")

case class Rule(channel:String,threshold:Int)
case class UserAction(id:String,name:String ,channel:String,action:String)
case class UserBuyPath(id:String,name:String,channel:String,path:Int)

class UserActionRichMapFunction extends RichMapFunction[UserAction,UserBuyPath]{
  var buyPathState:MapState[String,Int]=_
  override def open(parameters: Configuration): Unit = {
   val msd= new MapStateDescriptor[String,Int]("buy-path",createTypeInformation[String],createTypeInformation[Int])
   buyPathState=getRuntimeContext.getMapState(msd)
  }
  override def map(value: UserAction): UserBuyPath = {
    val channel = value.channel
    var path=0
    if(buyPathState.contains(channel)){
      path=buyPathState.get(channel)
    }
    if(value.action.equals("buy")){
      buyPathState.remove(channel)
    }else{
      buyPathState.put(channel,path+1)
    }
    UserBuyPath(value.id,value.name,value.channel,buyPathState.get(channel))
  }
}

keyed

class UserBuyPathKeyedBroadcastProcessFunction(msd:MapStateDescriptor[String,Int]) extends KeyedBroadcastProcessFunction[String,UserAction,Rule,String]{
  override def processElement(value: UserAction,
                              ctx: KeyedBroadcastProcessFunction[String, UserAction, Rule, String]#ReadOnlyContext,
                              out: Collector[String]): Unit = {
    println("value:"+value +" key:"+ctx.getCurrentKey)
    println("=====state======")
    for(entry <- ctx.getBroadcastState(msd).immutableEntries().asScala){
      println(entry.getKey+"\t"+entry.getValue)
    }
  }

  override def processBroadcastElement(value: Rule, ctx: KeyedBroadcastProcessFunction[String, UserAction, Rule, String]#Context, out: Collector[String]): Unit = {
     println("Rule:"+value)
    //更新状态
    ctx.getBroadcastState(msd).put(value.channel,value.threshold)
  }
}

case class Rule(channel:String,threshold:Int)
case class UserAction(id:String,name:String ,channel:String,action:String)

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
// id name channel action
// 001 mack 手机 view
// 001 mack 手机 view
// 001 mack 手机 addToCart
// 001 mack 手机 buy
val userKeyedStream = env.socketTextStream("centos", 9999)
.map(line => line.split("\\s+"))
.map(ts => UserAction(ts(0), ts(1), ts(2), ts(3)))
.keyBy(0)//只可以写一个参数

val msd=new MapStateDescriptor[String,Int]("braodcast-sate",createTypeInformation[String],
                                           createTypeInformation[Int])
// channel 阈值
// 手机类 10
// 电子类 10
val broadcastStream: BroadcastStream[Rule] = fsEnv.socketTextStream("centos", 8888)
.map(line => line.split("\\s+"))
.map(ts => Rule(ts(0), ts(1).toInt))
.broadcast(msd)
userKeyedStream.connect(broadcastStream)
.process(new UserBuyPathKeyedBroadcastProcessFunction(msd))
.print()
env.execute("testoperatorstate")

CheckPoint & SavePoint

CheckPoint是Flink实现故障容错的一种机制，系统会根据配置的检查点定期自动对程序计算状态进行备份。一旦程序在计算过程中出现故障，系统会选择一个最近的检查点进行故障恢复。

SavePoint是一种有效的运维手段，需要用户手动触发程序进行状态备份，本质也是在做CheckPoint。

实现故障恢复的先决条件：

• 持久的数据源，可以在一定时间内重播记录（例如，FlinkKafkaConsumer）
• 状态的永久性存储，通常是分布式文件系统（例如，HDFS）

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
//启动检查点机制
env.enableCheckpointing(5000,CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE)
//配置checkpoint必须在2s内完成一次checkpoint，否则检查点终止
env.getCheckpointConfig.setCheckpointTimeout(2000)
//设置checkpoint之间时间间隔 <=  Checkpoint interval
env.getCheckpointConfig.setMinPauseBetweenCheckpoints(5)
//配置checkpoint并行度，不配置默认1
env.getCheckpointConfig.setMaxConcurrentCheckpoints(1)
//一旦检查点不能正常运行，Task也将终止
env.getCheckpointConfig.setFailOnCheckpointingErrors(true)
//将检查点存储外围系统 filesystem、rocksdb,可以配置在cancel任务时候，系统是否保留checkpoint
env.getCheckpointConfig.enableExternalizedCheckpoints(ExternalizedCheckpointCleanup.RETAIN_ON_CANCELLATION)
val props = new Properties()
props.setProperty("bootstrap.servers", "centos:9092")
props.setProperty("group.id", "g1")
env.addSource(new FlinkKafkaConsumer[String]("topic01",new SimpleStringSchema(),props))
.flatMap(line => line.split("\\s+"))
.map((_,1))
.keyBy(0) //只可以写一个参数
.sum(1)
.print()
env.execute("testoperatorstate")

State Backend

State Backend决定Flink如何存储系统状态信息（Checkpoint形式），目前Flink提供了三种State Backend实现。

• Memory （JobManagwer）：这是Flink的默认实现，通常用于测试，系统会将计算状态存储在JobManager的内存中，但是在实际的生产环境中，由于计算的状态比较多，使用Memory 很容易导致OOM（out of memory）。
• FileSystem：系统会将计算状态存储在TaskManager的内存中，因此一般用作生产环境，系统会根据CheckPoin机制，将TaskManager状态数据在文件系统上进行备份。如果是超大规模集群，TaskManager内存也可能发生溢出。
• RocksDB：系统会将计算状态存储在TaskManager的内存中，如果TaskManager内存不够，系统可以使用RocksDB配置本地磁盘完成状态的管理，同时支持将本地的状态数据备份到远程文件系统，因此，RocksDB Backend 是推荐的选择。

参考：https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-release-1.9/ops/state/state_backends.html

每一个Job都可以配置自己状态存储的后端实现

var env=StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment
val fsStateBackend:StateBackend = new FsStateBackend("hdfs:///xxx") //MemoryStateBackend、FsStateBackend、RocksDBStateBackend
env.setStateBackend(fsStateBackend)

如果用户不配置，则系统使用默认实现，默认实现可以通过修改flink-conf-yaml文件进行配置

[root@centos ~]# cd /usr/flink-1.8.1/
[root@centos flink-1.8.1]# vi conf/flink-conf.yaml

#==============================================================================
# Fault tolerance and checkpointing
#==============================================================================
# The backend that will be used to store operator state checkpoints if
# checkpointing is enabled.
#
# Supported backends are 'jobmanager', 'filesystem', 'rocksdb', or the
# <class-name-of-factory>.
#
 state.backend: rocksdb
# Directory for checkpoints filesystem, when using any of the default bundled
# state backends.
#
 state.checkpoints.dir: hdfs:///flink-checkpoints
# Default target directory for savepoints, optional.
#
 state.savepoints.dir: hdfs:///flink-savepoints
 
# Flag to enable/disable incremental checkpoints for backends that
# support incremental checkpoints (like the RocksDB state backend).
#
 state.backend.incremental: true

注意，必须在环境变量中出现HADOOP_CLASSPATH

Flink计算发布之后是否还能够修改计算算子？

首先，这在Spark中是不允许的，因为Spark会持久化代码片段，一旦修改代码，必须删除Checkpoint，但是Flink仅仅存储各个算子的计算状态，如果用户修改代码，需要用户在有状态的操作算子上指定uid属性。

env.addSource(new FlinkKafkaConsumer[String]("topic01",new SimpleStringSchema(),props))
.uid("kakfa-consumer")
.flatMap(line => line.split("\\s+"))
.map((_,1))
.keyBy(0) //只可以写一个参数
.sum(1)
.uid("word-count") //唯一
.map(t=>t._1+"->"+t._2)
.print()

Flink Kafka如何保证精准一次的语义操作？

• https://www.cnblogs.com/ooffff/p/9482873.html
• https://www.jianshu.com/p/8cf344bb729a
• https://www.jianshu.com/p/de35bf649293
• https://blog.csdn.net/justlpf/article/details/80292375
• https://www.jianshu.com/p/c0af87078b9c （面试题）