玩转Flume之核心架构深入解析

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前段时间我们分享过玩转Flume+Kafka原来也就那点事儿和Flume-NG源码分析-整体结构及配置载入分析这二篇文章，主要介绍了flume的简单使用和配置文件加载的全过程，那么今天我们重点分析flume核心原理，从而了解Source、Channel和Sink的全链路过程。

一、Flume架构分析

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这个图中核心的组件是：
Source，ChannelProcessor，Channel，Sink。他们的关系结构如下：

Source  {
    ChannelProcessor  {
             Channel  ch1
             Channel  ch2
             …
    }
} 
Sink  {
   Channel  ch; 
} 
SinkGroup {
   Channel ch；
   Sink s1；
   Sink s2；
   …
}

二、各组件详细介绍

1、Source组件

Source是数据源的总称，我们往往设定好源后，数据将源源不断的被抓取或者被推送。
常见的数据源有：ExecSource，KafkaSource，HttpSource，NetcatSource，JmsSource，AvroSource等等。
所有的数据源统一实现一个接口类如下：

@InterfaceAudience.Public
@InterfaceStability.Stable
public interface Source extends LifecycleAware, NamedComponent {

  /**
   * Specifies which channel processor will handle this source's events.
   *
   * @param channelProcessor
   */
  public void setChannelProcessor(ChannelProcessor channelProcessor);

  /**
   * Returns the channel processor that will handle this source's events.
   */
  public ChannelProcessor getChannelProcessor();

}

Source提供了两种机制： PollableSource（轮询拉取）和EventDrivenSource（事件驱动）：

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上图展示的Source继承关系类图。
通过类图我们可以看到NetcatSource，ExecSource和HttpSource属于事件驱动模型。KafkaSource，SequenceGeneratorSource和JmsSource属于轮询拉取模型。
Source接口继承了LifecycleAware接口，它的的所有逻辑的实现在接口的start和stop方法中进行。

下图是类关系方法图：

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Source接口定义的是最终的实现过程，比如通过日志抓取日志，这个抓取的过程和实际操作就是在对应的Source实现中，比如：ExecSource。那么这些Source实现由谁来驱动的呢？现在我们将介绍SourceRunner类。将看一下类继承结构图：

Paste_Image.png

我们看一下PollableSourceRunner和EventDrivenSourceRunner的具体实现：

//PollableSourceRunner：
public void start() {
    PollableSource source = (PollableSource) getSource();
    ChannelProcessor cp = source.getChannelProcessor();
    cp.initialize();
    source.start();

    runner = new PollingRunner();

    runner.source = source; //Source实现类就在这里被赋与。
    runner.counterGroup = counterGroup;
    runner.shouldStop = shouldStop;

    runnerThread = new Thread(runner);
    runnerThread.setName(getClass().getSimpleName() + "-" + 
        source.getClass().getSimpleName() + "-" + source.getName());
    runnerThread.start();

    lifecycleState = LifecycleState.START;
  }

//EventDrivenSourceRunner：
@Override
  public void start() {
    Source source = getSource();
    ChannelProcessor cp = source.getChannelProcessor();
    cp.initialize();
    source.start();
    lifecycleState = LifecycleState.START;
  }

注：其实所有的Source实现类内部都维护着线程，执行source.start()其实就是启动了相应的线程。
刚才我们看代码，代码中一直都在展示channelProcessor这个类，同时最上面架构设计图里面也提到了这个类，那它到底是干什么呢，下面我们就对其分解。

2、Channel组件

Channel用于连接Source和Sink，Source将日志信息发送到Channel，Sink从Channel消费日志信息；Channel是中转日志信息的一个临时存储，保存有Source组件传递过来的日志信息。
先看代码如下：

ChannelSelectorConfiguration selectorConfig = config.getSelectorConfiguration();

ChannelSelector selector = ChannelSelectorFactory.create(sourceChannels, selectorConfig);

ChannelProcessor channelProcessor = new ChannelProcessor(selector);
Configurables.configure(channelProcessor, config);

source.setChannelProcessor(channelProcessor);

ChannelSelectorFactory.create方法实现如下：

public static ChannelSelector create(List<Channel> channels,
      ChannelSelectorConfiguration conf) {
    String type = ChannelSelectorType.REPLICATING.toString();
    if (conf != null){
      type = conf.getType();
    }
    ChannelSelector selector = getSelectorForType(type);
    selector.setChannels(channels);
    Configurables.configure(selector, conf);
    return selector;
  }

其中我们看一下ChannelSelectorType这个枚举类，包括了几种类型：

public enum ChannelSelectorType {

  /**
   * Place holder for custom channel selectors not part of this enumeration.
   */
  OTHER(null),

  /**
   * 复用通道选择器
   */
  REPLICATING("org.apache.flume.channel.ReplicatingChannelSelector"),

  /**
   *  多路通道选择器
   */
  MULTIPLEXING("org.apache.flume.channel.MultiplexingChannelSelector");
}

ChannelSelector的类结构图如下所示：

Paste_Image.png

注：RelicatingChannelSelector和MultiplexingChannelSelector是二个通道选择器，第一个是复用型通道选择器，也就是的默认的方式，会把接收到的消息发送给其他每个channel。第二个是多路通道选择器，这个会根据消息header中的参数进行通道选择。

说完通道选择器，正式来解释Channel是什么，先看一个接口类：

public interface Channel extends LifecycleAware, NamedComponent {  
  public void put(Event event) throws ChannelException;  
  public Event take() throws ChannelException;  
  public Transaction getTransaction();  
}

注：put方法是用来发送消息，take方法是获取消息，transaction是用于事务操作。
类结构图如下：

Paste_Image.png

Paste_Image.png

3、Sink组件

Sink负责取出Channel中的消息数据，进行相应的存储文件系统，数据库，或者提交到远程服务器。
Sink在设置存储数据时，可以向文件系统中，数据库中，hadoop中储数据，在日志数据较少时，可以将数据存储在文件系中，并且设定一定的时间间隔保存数据。在日志数据较多时，可以将相应的日志数据存储到Hadoop中，便于日后进行相应的数据分析。

Sink接口类内容如下：

public interface Sink extends LifecycleAware, NamedComponent {  
  public void setChannel(Channel channel);  
  public Channel getChannel();  
  public Status process() throws EventDeliveryException;  
  public static enum Status {  
    READY, BACKOFF  
  }  
}

Sink是通过如下代码进行的创建：

Sink sink = sinkFactory.create(comp.getComponentName(),  comp.getType());

DefaultSinkFactory.create方法如下：

public Sink create(String name, String type) throws FlumeException {
    Preconditions.checkNotNull(name, "name");
    Preconditions.checkNotNull(type, "type");
    logger.info("Creating instance of sink: {}, type: {}", name, type);
    Class<? extends Sink> sinkClass = getClass(type);
    try {
      Sink sink = sinkClass.newInstance();
      sink.setName(name);
      return sink;
    } catch (Exception ex) {
      System.out.println(ex);
      throw new FlumeException("Unable to create sink: " + name
          + ", type: " + type + ", class: " + sinkClass.getName(), ex);
    }
  }

注：Sink是通过SinkFactory工厂来创建，提供了DefaultSinkFactory默认工厂，程序会查找org.apache.flume.conf.sink.SinkType这个枚举类找到相应的Sink处理类，比如：org.apache.flume.sink.LoggerSink，如果没找到对应的处理类，直接通过Class.forName(className)进行直接查找实例化实现类。

Sink的类结构图如下：

Paste_Image.png

与ChannelProcessor处理类对应的是SinkProcessor，由SinkProcessorFactory工厂类负责创建，SinkProcessor的类型由一个枚举类提供，看下面代码：

public enum SinkProcessorType {
  /**
   * Place holder for custom sinks not part of this enumeration.
   */
  OTHER(null),

  /**
   * 故障转移 processor
   *
   * @see org.apache.flume.sink.FailoverSinkProcessor
   */
  FAILOVER("org.apache.flume.sink.FailoverSinkProcessor"),

  /**
   * 默认processor
   *
   * @see org.apache.flume.sink.DefaultSinkProcessor
   */
  DEFAULT("org.apache.flume.sink.DefaultSinkProcessor"),

  /**
   * 负载processor
   *
   * @see org.apache.flume.sink.LoadBalancingSinkProcessor
   */
  LOAD_BALANCE("org.apache.flume.sink.LoadBalancingSinkProcessor");

  private final String processorClassName;

  private SinkProcessorType(String processorClassName) {
    this.processorClassName = processorClassName;
  }

  public String getSinkProcessorClassName() {
    return processorClassName;
  }
}

SinkProcessor的类结构图如下：

Paste_Image.png

说明：
1、FailoverSinkProcessor是故障转移处理器，当sink从通道拿数据信息时出错进行的相关处理，代码如下：

public Status process() throws EventDeliveryException {
    // 经过了冷却时间，再次发起重试
    Long now = System.currentTimeMillis();
    while(!failedSinks.isEmpty() && failedSinks.peek().getRefresh() < now) {
      //从失败队列中获取sink节点
      FailedSink cur = failedSinks.poll(); 
      Status s;
      try {
        //调用相应sink进行处理，比如将channel的数据读取存放到文件中，
        //这个存放文件的动作就在process中进行。
        s = cur.getSink().process();
        if (s  == Status.READY) {
          //如果处理成功，则放到存活队列中
          liveSinks.put(cur.getPriority(), cur.getSink());
          activeSink = liveSinks.get(liveSinks.lastKey());
          logger.debug("Sink {} was recovered from the fail list",
                  cur.getSink().getName());
        } else {
          // if it's a backoff it needn't be penalized.
          //如果处理失败，则继续放到失败队列中
          failedSinks.add(cur);
        }
        return s;
      } catch (Exception e) {
        cur.incFails();
        failedSinks.add(cur);
      }
    }

    Status ret = null;
    while(activeSink != null) {
      try {
        ret = activeSink.process();
        return ret;
      } catch (Exception e) {
        logger.warn("Sink {} failed and has been sent to failover list",
                activeSink.getName(), e);
        activeSink = moveActiveToDeadAndGetNext();
      }
    }

2、LoadBalancingSinkProcessor是负载Sink处理器
首先我们和ChannelProcessor一样，我们也要重点说明一下SinkSelector这个选择器。
先看一下SinkSelector.configure方法的部分代码：

if (selectorTypeName.equalsIgnoreCase(SELECTOR_NAME_ROUND_ROBIN)) {
      selector = new RoundRobinSinkSelector(shouldBackOff);
    } else if (selectorTypeName.equalsIgnoreCase(SELECTOR_NAME_RANDOM)) {
      selector = new RandomOrderSinkSelector(shouldBackOff);
    } else {
      try {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Class<? extends SinkSelector> klass = (Class<? extends SinkSelector>)
            Class.forName(selectorTypeName);

        selector = klass.newInstance();
      } catch (Exception ex) {
        throw new FlumeException("Unable to instantiate sink selector: "
            + selectorTypeName, ex);
      }
    }

结合上面的代码，再看类结构图如下：

Paste_Image.png

注：RoundRobinSinkSelector是轮询选择器，RandomOrderSinkSelector是随机分配选择器。

最后我们以KafkaSink为例看一下Sink里面的具体实现：

public Status process() throws EventDeliveryException {
    Status result = Status.READY;
    Channel channel = getChannel();
    Transaction transaction = null;
    Event event = null;
    String eventTopic = null;
    String eventKey = null;

    try {
      long processedEvents = 0;

      transaction = channel.getTransaction();
      transaction.begin();

      messageList.clear();
      for (; processedEvents < batchSize; processedEvents += 1) {
        event = channel.take();

        if (event == null) {
          // no events available in channel
          break;
        }

        byte[] eventBody = event.getBody();
        Map<String, String> headers = event.getHeaders();

        if ((eventTopic = headers.get(TOPIC_HDR)) == null) {
          eventTopic = topic;
        }

        eventKey = headers.get(KEY_HDR);

        if (logger.isDebugEnabled()) {
          logger.debug("{Event} " + eventTopic + " : " + eventKey + " : "
            + new String(eventBody, "UTF-8"));
          logger.debug("event #{}", processedEvents);
        }

        // create a message and add to buffer
        KeyedMessage<String, byte[]> data = new KeyedMessage<String, byte[]>
          (eventTopic, eventKey, eventBody);
        messageList.add(data);

      }

      // publish batch and commit.
      if (processedEvents > 0) {
        long startTime = System.nanoTime();
        producer.send(messageList);
        long endTime = System.nanoTime();
        counter.addToKafkaEventSendTimer((endTime-startTime)/(1000*1000));
        counter.addToEventDrainSuccessCount(Long.valueOf(messageList.size()));
      }

      transaction.commit();

    } catch (Exception ex) {
      String errorMsg = "Failed to publish events";
      logger.error("Failed to publish events", ex);
      result = Status.BACKOFF;
      if (transaction != null) {
        try {
          transaction.rollback();
          counter.incrementRollbackCount();
        } catch (Exception e) {
          logger.error("Transaction rollback failed", e);
          throw Throwables.propagate(e);
        }
      }
      throw new EventDeliveryException(errorMsg, ex);
    } finally {
      if (transaction != null) {
        transaction.close();
      }
    }

    return result;
  }

注：方法从channel中不断的获取数据，然后通过Kafka的producer生产者将消息发送到Kafka里面