实时数仓： Hudi 表管理、Flink 性能调优或治理工具脚本

1. Hudi 表管理

1.1 Hudi 表基础管理

创建 Hudi 表

在 HDFS 上创建一个 Hudi 表（以 Merge-on-Read 为例）：

sql 复制代码

CREATE TABLE real_time_dw.dwd_order_fact (
    order_id STRING,
    user_id STRING,
    product_id STRING,
    amount DOUBLE,
    order_date STRING,
    update_time TIMESTAMP
)
PARTITIONED BY (order_date)
STORED AS PARQUET
TBLPROPERTIES (
    'type'='MERGE_ON_READ',
    'primaryKey'='order_id',
    'preCombineField'='update_time'
);

1.2 数据操作

插入/更新数据

利用 Hudi 写入工具（如 Spark）进行批量或实时插入更新：

python 复制代码

from pyspark.sql import SparkSession
from datetime import datetime

spark = SparkSession.builder \
    .appName("Hudi Example") \
    .config("spark.serializer", "org.apache.spark.serializer.KryoSerializer") \
    .getOrCreate()

# 加载数据
data = [
    {"order_id": "1", "user_id": "101", "product_id": "201", "amount": 99.99, "order_date": "2025-01-01", "update_time": datetime.now()},
    {"order_id": "2", "user_id": "102", "product_id": "202", "amount": 199.99, "order_date": "2025-01-01", "update_time": datetime.now()}
]
df = spark.createDataFrame(data)

# 写入 Hudi
hudi_options = {
    "hoodie.table.name": "dwd_order_fact",
    "hoodie.datasource.write.recordkey.field": "order_id",
    "hoodie.datasource.write.precombine.field": "update_time",
    "hoodie.datasource.write.partitionpath.field": "order_date",
    "hoodie.datasource.write.operation": "upsert",
    "hoodie.datasource.write.table.type": "MERGE_ON_READ",
    "hoodie.datasource.hive.sync.enable": "true",
    "hoodie.datasource.hive.database": "real_time_dw",
    "hoodie.datasource.hive.table": "dwd_order_fact",
    "hoodie.datasource.hive.partition_fields": "order_date"
}

df.write.format("hudi").options(**hudi_options).mode("append").save("hdfs://path/to/hudi/dwd_order_fact")

1.3 Hudi 表维护

表清理

配置清理策略，清理过期版本：
properties 复制代码
```
hoodie.cleaner.commits.retained=10
hoodie.cleaner.policy=KEEP_LATEST_COMMITS
```
保留最近 10 个提交版本。

表压缩

针对 MOR 表，定期运行 compaction 任务：

bash 复制代码

spark-submit --class org.apache.hudi.utilities.HoodieCompactor \
  --master yarn \
  --table-path hdfs://path/to/hudi/dwd_order_fact \
  --table-name dwd_order_fact

元数据管理

更新 Hive 元数据：

sql 复制代码

MSCK REPAIR TABLE real_time_dw.dwd_order_fact;

2. Flink 性能调优

2.1 Checkpoint 性能优化

增量 Checkpoint

启用 RocksDB 增量检查点，减少状态存储大小：

java 复制代码

env.getCheckpointConfig().enableIncrementalCheckpoints(true);

异步快照

减少 Checkpoint 对性能的影响：

java 复制代码

env.getCheckpointConfig().setCheckpointingMode(CheckpointingMode.EXACTLY_ONCE);
env.getCheckpointConfig().setCheckpointTimeout(60000); // 60秒超时
env.getCheckpointConfig().setPreferCheckpointForRecovery(true); // 优先使用Checkpoint恢复

2.2 Watermark 优化

如果数据有延迟，可以允许一定的 out-of-order 数据处理：

java 复制代码

WatermarkStrategy
    .forBoundedOutOfOrderness(Duration.ofSeconds(5)) // 最大延迟5秒
    .withTimestampAssigner((event, timestamp) -> event.getEventTime());

2.3 状态管理优化

状态后端选择

优先选择 RocksDB 状态后端，支持更大的状态数据：
java 复制代码
```
env.setStateBackend(new RocksDBStateBackend("hdfs://path/to/checkpoints", true));
```

TTL（Time-to-Live）设置

自动清理无用状态：

java 复制代码

stateDescriptor.enableTimeToLive(StateTtlConfig
    .newBuilder(Time.hours(1))
    .setUpdateType(StateTtlConfig.UpdateType.OnCreateAndWrite)
    .build());

2.4 Task Slot 配置

根据并发优化 TaskManager：

每个 TaskManager 提供更多 slots：
bash 复制代码
```
taskmanager.numberOfTaskSlots: 4
```

3. 治理工具脚本

3.1 数据质量治理（Great Expectations）

脚本自动化

以下 Python 脚本可以实现自动化数据校验（如字段非空和值域校验）：

python 复制代码

from great_expectations.core.batch import BatchRequest
from great_expectations.data_context import DataContext

context = DataContext()

batch_request = BatchRequest(
    datasource_name="my_s3_datasource",
    data_connector_name="default_runtime_data_connector_name",
    data_asset_name="dwd_order_fact",
    runtime_parameters={"path": "s3://path/to/hudi/dwd_order_fact/"},
    batch_identifiers={"default_identifier_name": "2025-01-01"}
)

validator = context.get_validator(batch_request=batch_request)

# 非空校验
validator.expect_column_values_to_not_be_null("order_id")
# 值域校验
validator.expect_column_values_to_be_in_set("order_status", ["CREATED", "PAID", "SHIPPED", "CANCELLED"])
# 保存结果
validator.save_expectation_suite("order_fact_suite")

context.run_validation_operator(
    "action_list_operator",
    assets_to_validate=[validator]
)

3.2 数据权限管理（Apache Ranger）

策略 JSON 配置

以下为权限策略 JSON 文件的示例，适用于 Ranger API 批量添加策略：

json 复制代码

{
  "policyName": "dwd_order_fact_policy",
  "serviceType": "hive",
  "resources": {
    "database": {
      "values": ["real_time_dw"],
      "isExcludes": false,
      "isRecursive": false
    },
    "table": {
      "values": ["dwd_order_fact"],
      "isExcludes": false,
      "isRecursive": false
    }
  },
  "policyItems": [
    {
      "accesses": [{"type": "select", "isAllowed": true}],
      "users": ["bi_user"],
      "groups": ["BI_Group"]
    },
    {
      "accesses": [{"type": "select", "isAllowed": true}, {"type": "insert", "isAllowed": true}],
      "users": ["etl_user"],
      "groups": ["ETL_Team"]
    }
  ]
}

通过 Ranger REST API 部署该策略：

bash 复制代码

curl -u admin:admin -H "Content-Type: application/json" -X POST -d @policy.json http://<RANGER_HOST>:6080/service/public/v2/api/policy

3.3 数据血缘治理（Apache Atlas）

Flink 血缘注册脚本

通过 REST API 自动将 Flink 作业的输入输出血缘关系上传到 Atlas：

bash 复制代码

curl -X POST http://<ATLAS_HOST>:21000/api/atlas/v2/entity \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
  "entity": {
    "typeName": "process",
    "attributes": {
      "name": "flink_order_job",
      "inputs": [
        {"typeName": "kafka_topic", "uniqueAttributes": {"qualifiedName": "order_topic"}}
      ],
      "outputs": [
        {"typeName": "hdfs_path", "uniqueAttributes": {"qualifiedName": "hdfs://path/to/hudi/dwd_order_fact"}}
      ]
    }
  }
}'