理解Storm Metrics

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hadoop&&storm

storm metrics

在hadoop中，存在对应的counter计数器用于记录hadoop map/reduce job任务执行过程中自定义的一些计数器，其中hadoop任务中已经内置了一些计数器，例如CPU时间，GC时间等。

Storm中也存在类似counter的功能，metrics，详细介绍可以参考下面的文档：

http://storm.apache.org/releases/1.0.1/Metrics.html

Storm exposes a metrics interface to report summary statistics across the full topology. It's used internally to track the numbers you see in the Nimbus UI console: counts of executes and acks; average process latency per bolt; worker heap usage; and so forth.

所有的Metric都需要实现IMetric接口，该接口中只有一个方法用来表示取出现有的counter值，并将其清零。

public interface IMetric {
    public Object getValueAndReset();
}

以提供的实例CountMetric, MultiCountMetric和ReduceMetric为例，类图方式展示如下：

在CountMetric中，只是记录了一个long值，在每次incr和incrBy时进行递增记录；

MultiCountMetric中，其中内置了Map<String, CountMetric>用来记录多个CountMetric，scope方法用来以key的方式圈定范围，在每次getValueAndSet时，都会直接清掉Map中所有的CountMetric；

ReducedMetric是比较特殊的一个，因为它不仅仅记录了一个维度，还可以以reduce的方式来计算一段时间来的平均值，比如Storm中提供的实现MeanReducer，在ReducedMetric中的实现，其中_accumlator作为累积数据（从字面意思上理解），类型为Object，可以用任何类型来表示：

public class ReducedMetric implements IMetric {
    private final IReducer _reducer;
    private Object _accumulator;
 
    public ReducedMetric(IReducer reducer) {
        _reducer = reducer;
        _accumulator = _reducer.init();
    }
 
    public void update(Object value) {
        _accumulator = _reducer.reduce(_accumulator, value);
    }
 
    public Object getValueAndReset() {
        Object ret = _reducer.extractResult(_accumulator);
        _accumulator = _reducer.init();
        return ret;
    }
}

MeanReducer中，就记录两个维度 count和总和，通过这两个维度，我们可以轻易计算出一段时间内的平均值。

class MeanReducerState {
    public int count = 0;
    public double sum = 0.0;
}

public class MeanReducer implements IReducer<MeanReducerState> {
    public MeanReducerState init() {
        return new MeanReducerState();
    }
 
    public MeanReducerState reduce(MeanReducerState acc, Object input) {
        acc.count++;
        if(input instanceof Double) {
            acc.sum += (Double)input;
        } else if(input instanceof Long) {
            acc.sum += ((Long)input).doubleValue();
        } else if(input instanceof Integer) {
            acc.sum += ((Integer)input).doubleValue();
        } else {
            throw new RuntimeException(
                "MeanReducer::reduce called with unsupported input type `" + input.getClass()
                + "`. Supported types are Double, Long, Integer.");
        }
        return acc;
    }
 
    public Object extractResult(MeanReducerState acc) {
        if(acc.count > 0) {
            return acc.sum / (double) acc.count;
        } else {
            return null;
        }
    }
}

所有的Metrics都需要在Spout/Bolt初始化之前记录，对应Spout.open()， Bolt.prepare方法，注册时需要指定指标的名称，对应实例，以及间隔时间（以秒为单位）。

context.registerMetric("execute_count", countMetric, 5);
context.registerMetric("word_count", wordCountMetric, 60);
context.registerMetric("word_length", wordLengthMeanMetric, 60);

IMetricsConsumer

注册metrics后，只是在定时进行记录metrics，但metrics该如何显示，这就取决于IMetricsConsumer，在Config中可以手动进行注册自定义的metricsConsumer，也可以直接使用storm中提供的记录日志的LoggingMetricsConsumer，该consumer会以日志的形式记录统计指标，下面是对其介绍：

Listens for all metrics, dumps them to log To use, add this to your topology's configuration: ```java conf.registerMetricsConsumer(org.apache.storm.metrics.LoggingMetricsConsumer.class, 1); ``` Or edit the storm.yaml config file: ```yaml topology.metrics.consumer.register: - class: "org.apache.storm.metrics.LoggingMetricsConsumer" parallelism.hint: 1

这表示，在config中可以通过手动注册的方式将LoggingMetricsConsumer注册上去，第二个参数为并行度：

config.registerMetricsConsumer(LoggingMetricsConsumer.class, 2);

此时Config对象（类似HashMap）会将topology.metrics.consumer.register属性注册，记录其class, parallelism.hint并行度，以及argument参数。

在Config中注册后，通过内置的特殊Bolt：MetricConsumerBolt来执行handleDataPoints方法，其中handleDataPoints赋给的两个参数taskInfo, dataPoints如下所示，给定了source task的一些状态，以及传输过来的汇总数据：

在应用后，就可以在storm的日志目录下查看到metrics日志文件：

/usr/local/apache-storm-1.0.1/logs/workers-artifacts/FirstTopo-46-1468485056/6703
 
-rw-rw-r-- 1 java java  55K 7月  14 18:47 gc.log.0
-rw-rw-r-- 1 java java  28K 7月  14 18:47 worker.log
-rw-rw-r-- 1 java java    0 7月  14 16:31 worker.log.err
-rw-rw-r-- 1 java java 1.2M 7月  14 18:47 worker.log.metrics
-rw-rw-r-- 1 java java    0 7月  14 16:31 worker.log.out
-rw-rw-r-- 1 java java    5 7月  14 16:31 worker.pid
-rw-rw-r-- 1 java java  120 7月  14 16:31 worker.yaml

在worker.log.metrics中就可以查看到所有metrics的相关信息，注意不仅仅包含我们自定义的bolt类型，一些system类型的信息也会在上面显示出来：

2016-07-14 16:31:40,700 31721    1468485098       192.168.1.127:6702      6:bolt        execute_count           5
2016-07-14 16:31:45,702 36723    1468485103       192.168.1.127:6702      6:bolt        execute_count           5
2016-07-14 16:31:50,702 41723    1468485108       192.168.1.127:6702      6:bolt        execute_count           5
2016-07-14 16:32:10,705 61726    1468485128       192.168.1.127:6702      6:bolt        execute_count           5
2016-07-14 16:32:15,708 66729    1468485133       192.168.1.127:6702      6:bolt        execute_count           5
2016-07-14 16:32:25,699 76720    1468485143       192.168.1.127:6702      6:bolt        __ack-count             {spout:default=60}
2016-07-14 16:32:25,701 76722    1468485143       192.168.1.127:6702      6:bolt        __sendqueue             {sojourn_time_ms=0.0, write_pos=10, read_pos=10, arrival_rate_secs=0.10267994660642776, overflow=0, capacity=1024, population=0}
2016-07-14 16:32:25,701 76722    1468485143       192.168.1.127:6702      6:bolt        word_count              {happy=18, angry=19, excited=14}
2016-07-14 16:32:25,702 76723    1468485143       192.168.1.127:6702      6:bolt        __receive               {sojourn_time_ms=817.6666666666666, write_pos=62, read_pos=61, arrival_rate_secs=1.222992254382389, overflow=0, capacity=1024, population=1}