如何设计实时数据平台(设计篇) (3)

消息和物理媒介解耦(这里物理媒介指如Kafka的Topic, Spark Streaming的Stream等),因此可以通过物理媒介支持多消息流并行,和消息流的自由漂移。

平台也支持多租户体系,和配置化简单处理清洗能力。

2)统一流式处理平台

统一流式处理平台,会消费来自数据总线上的消息,可以支持UMS协议消息,也可以支持普通JSON格式消息。同时,平台还支持以下能力:

支持可视化/配置化/SQL化方式降低流式逻辑开发/部署/管理门槛

支持配置化方式幂等落入多个异构目标库以确保数据的最终一致性

支持多租户体系,做到项目级的计算资源/表资源/用户资源等隔离

3)统一计算服务平台

统一计算服务平台,是一种数据虚拟化/数据联邦的实现。平台对内支持多异构数据源的下推计算和拉取混算,也支持对外的统一服务接口(JDBC/REST)和统一查询语言(SQL)。由于平台可以统一收口服务,因此可以基于平台打造统一元数据管理/数据质量管理/数据安全审计/数据安全策略等模块。平台也支持多租户体系。

4)统一数据可视化平台

统一数据可视化平台,加上多租户和完善的用户体系/权限体系,可以支持跨部门数据从业人员的分工协作能力,让用户在可视化环境下,通过紧密合作的方式,更能发挥各自所长来完成数据平台最后十公里的应用。

以上是基于整体模块架构之上,进行了统一抽象设计,并开放存储选项以提高灵活性和需求适配性。这样的RTDP平台设计,体现了现代数仓的实时化/虚拟化/平民化/协作化等能力,并且覆盖了端到端的OLPP数据流转链路。

2.3 具体问题和考量思路

下面我们会基于RTDP的整体架构设计,分别从不同维度讨论这个设计需要面对的问题考量和解决思路。

1)功能考量

功能考量主要讨论这样一个问题:实时Pipeline能否处理所有ETL复杂逻辑?

我们知道,对于Storm/Flink这样的流式计算引擎,是按每条处理的;对于Spark Streaming流式计算引擎,按每个mini-batch处理;而对于离线跑批任务来说,是按每天数据进行处理的。因此处理范围是数据的一个维度(范围维度)。

另外,流式处理面向的是增量数据,如果数据源来自关系型数据库,那么增量数据往往指的是增量变更数据(增删改,revision);相对的批量处理面向的则是快照数据(snapshot)。因此展现形式是数据的另一个维度(变更维度)。

单条数据的变更维度,是可以投射收敛成单条快照的,因此变更维度可以收敛成范围维度。所以流式处理和批量处理的本质区别在于,面对的数据范围维度的不同,流式处理单位为“有限范围”,批量处理单位为“全表范围”。“全表范围”数据是可以支持各种SQL算子的,而“有限范围”数据只能支持部分SQL算子,具体支持情况如下:

join:

✔ left join:支持。“限制范围”可以left join外部lookup表(通过下推,类似hashjoin效果)

✔ right join:不支持。每次从lookup拿回所有lookup表数据,这个计算是不可行的也是不合理的

✔ inter join:支持。可以转化为left join +filter,可以支持

✔ outer join:不支持。存在right join,因此不合理

union:支持。可以应用在拉回局部范围数据做窗口聚合操作。

agg:不支持。可以借助union做局部窗口聚合,但无法支持全表聚合操作。

filter:支持。没有shuffle,非常适合。

map:支持。没有shuffle,非常适合。

project:支持。没有shuffle,非常适合。

Join往往需要shuffle操作,是最费计算资源和时间的操作,而流上join(left join)将join操作转化成hashjoin的队列操作,将批量处理join的集中数据计算资源和时间平摊在数据流转过程中,因此在流上做left join是最划算的计算方式。

复杂的ETL并不是单一算子,经常会是由多个算子组合而成,由上可以看出单纯的流式处理并不能很好的支持所有ETL复杂逻辑。那么如何在实时Pipeline中支持更多复杂的ETL算子,并且保持时效性?这就需要“有限范围”和“全表范围”处理的相互转换能力。

设想一下:流式处理平台可以支持流上适合的处理,然后实时落不同的异构库,计算服务平台可以定时批量混算多源异构库(时间设定可以是每隔几分钟或更短),并将每批计算结果发送到数据总线上继续流转,这样流式处理平台和计算服务平台就形成了计算闭环,各自做擅长的算子处理,数据在不同频率触发流转过程中进行各种算子转换,这样的架构模式理论上即可支持所有ETL复杂逻辑。

如何设计实时数据平台(设计篇)

图8 数据处理架构演化

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