Flink面试题有哪些

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1、应用架构

        问题:公司怎么提交的实时任务,有多少 Job Manager?

        解答

        1. 我们使用 yarn session 模式提交任务。每次提交都会创建一个新的 Flink 集群,为每一个 job 提供一个 yarn-session,任务之间互相独立,互不影响, 方便管理。任务执行完成之后创建的集群也会消失。线上命令脚本如下:

bin/yarn-session.sh -n 7 -s 8 -jm 3072 -tm 32768 -qu root.*.* -nm *-* -d

        其中申请 7 个 taskManager,每个 8 核,每个 taskmanager 有 32768M 内存。

        2. 集群默认只有一个 Job Manager。但为了防止单点故障,我们配置了高可用。 我们公司一般配置一个主 Job Manager,两个备用 Job Manager,然后结合 ZooKeeper 的使用,来达到高可用。

2、压测和监控

        问题:怎么做压力测试和监控?

        解答:我们一般碰到的压力来自以下几个方面:

        一,产生数据流的速度如果过快,而下游的算子消费不过来的话,会产生背压。 背压的监控可以使用 Flink Web UI(localhost:8081) 来可视化监控,一旦报警就能知道。一般情况下背压问题的产生可能是由于 sink这个 操作符没有优化好,做一下 优化就可以了。比如如果是写入 ElasticSearch, 那么可以改成批量写入,可以调 大 ElasticSearch 队列的大小等等策略。

        二,设置 watermark 的最大延迟时间这个参数,如果设置的过大,可能会造成内存的压力。可以设置最大延迟时间小一些,然后把迟到元素发送到侧输出流中去。 晚一点更新结果。或者使用类似于 RocksDB这样的状态后端, RocksDB 会开辟堆外存储空间,但 IO 速度会变慢,需要权衡。

        三,还有就是滑动窗口的长度如果过长,而滑动距离很短的话,Flink 的性能会下降的很厉害。我们主要通过时间分片的方法,将每个元素只存入一个“重叠窗 口”,这样就可以减少窗口处理中状态的写入。(详情链接:Flink 滑动窗口优化)

        四,状态后端使用 RocksDB,还没有碰到被撑爆的问题

3、为什么用 Flink

        问题:为什么使用 Flink 替代 Spark?

        解答:主要考虑的是 flink 的低延迟高吞吐量和对流式数据应用场景更好的支持;另外,flink 可以很好地处理乱序数据,而且可以保证 exactly-once的状态一致性。

4、checkpoint 的理解

        问题:如何理解Flink的checkpoint

        解答:Checkpoint是Flink实现容错机制最核心的功能,它能够根据配置周期性地基于Stream中各个Operator/task的状态来生成快照,从而将这些状态数据定期持久化存储下来,当Flink程序一旦意外崩溃时,重新运行程序时可以有选择地从这些快照进行恢复,从而修正因为故障带来的程序数据异常。他可以存在内存,文件系统,或者 RocksDB。

5、exactly-once 的保证

        问题:如果下级存储不支持事务,Flink 怎么保证 exactly-once?

        解答:端到端的 exactly-once 对 sink 要求比较高,具体实现主要有幂等写入事务性写入两种方式。幂等写入的场景依赖于业务逻辑,更常见的是用事务性写入。 而事务性写入又有预写日志(WAL)两阶段提交(2PC)两种方式。

        如果外部系统不支持事务,那么可以用预写日志的方式,把结果数据先当成状态保存,然后在收到 checkpoint完成的通知时,一次性写入 sink 系统。

6、状态机制

        问题:说一下 Flink 状态机制?

        解答:Flink 内置的很多算子,包括源 source,数据存储 sink 都是有状态的。在 Flink 中,状态始终与特定算子相关联。Flink 会以 checkpoint的形式对各个任务的 状态进行快照,用于保证故障恢复时的状态一致性。Flink 通过状态后端来管理状态 和 checkpoint 的存储,状态后端也可以有不同的配置选择。

7、海量 key 去重

        问题:怎么去重?考虑一个实时场景:双十一场景,滑动窗口长度为 1 小时, 滑动距离为 10 秒钟,亿级用户,怎样计算 UV?

        解答:使用类似于 scala 的 set 数据结构或者 redis 的 set 显然是不行的, 因为可能有上亿个 Key,内存放不下。所以可以考虑使用布隆过滤器(Bloom Filter) 来去重。

8、checkpoint 与 spark 比较

        问题:Flink 的 checkpoint机制对比 spark 有什么不同和优势?

        解答:spark streaming 的 checkpoint 仅仅是针对 driver 的故障恢复做了数据和元数据的checkpoint。而 flink 的 checkpoint 机制要复杂了很多,它采用的是轻量级的分布式快照,实现了每个算子的快照,及流动中的数据的快照

9、watermark 机制

        问题:请详细解释一下 Flink 的 Watermark 机制。

        解答:在使用 EventTime 处理 Stream 数据的时候会遇到数据乱序的问题,流处理从 Event(事 件)产生,流经 Source,再到 Operator,这中间需要一定的时间。虽然大部分情况下,传输到 Operator 的数据都是按照事件产生的时间顺序来的,但是也不排除由于网络延迟等原因而导致乱序的产生,特别是使用 Kafka 的时候,多个分区之间的数据无法保证有序。因此, 在进行 Window 计算的时候,不能无限期地等下去,必须要有个机制来保证在特定的时间后, 必须触发 Window 进行计算,这个特别的机制就是 Watermark(水位线)。Watermark是用于处理乱序事件的。

        在 Flink 的窗口处理过程中,如果确定全部数据到达,就可以对 Window 的所有数据做窗口计算操作(如汇总、分组等),如果数据没有全部到达,则继续等待该窗口中的数据全部到达才开始处理。这种情况下就需要用到水位线(WaterMarks)机制,它能够衡量数据处理进度(表达数据到达的完整性),保证事件数据(全部)到达 Flink 系统,或者在乱序及延迟到达时,也能够像预期一样计算出正确并且连续的结果。

10、exactly-once 如何实现

        问题:Flink 中 exactly-once 语义是如何实现的,状态是如何存储的?

        解答:Flink 依靠 checkpoint机制来实现 exactly-once语义,如果要实现端到端 的 exactly-once,还需要外部 source 和 sink 满足一定的条件。状态的存储通过状态 后端来管理,Flink 中可以配置不同的状态后端。

11、CEP

        问题:Flink CEP 编程中当状态没有到达的时候会将数据保存在哪里?

        解答:在流式处理中,CEP 当然是要支持 EventTime的,那么相对应的也要支持数据的迟到现象,也就是 watermark的处理逻辑。CEP对未匹配成功的事件序 列的处理,和迟到数据是类似的。在 Flink CEP 的处理逻辑中,状态没有满足的和迟到的数据,都会存储在一个 Map 数据结构中,也就是说,如果我们限定判断事件 序列的时长为5 分钟,那么内存中就会存储 5 分钟的数据,这在我看来,也是对内存的极大损伤之一。

12、三种时间语义

        问题:Flink 三种时间语义是什么,分别说出应用场景?

        解答

  • Event Time:这是实际应用最常见的时间语义,指的是事件创建的时间,往往跟watermark结合使用

  • Processing Time:指每一个执行基于时间操作的算子的本地系统时间,与机器相关。适用场景:没有事件时间的情况下,或者对实时性要求超高的情况

  • Ingestion Time:指数据进入Flink的时间。适用场景:存在多个 Source Operator的情况下,每个 Source Operator 可以使用自己本地系统时钟指派 Ingestion Time。后续基于时间相关的各种操作, 都会使用数据记录中的 Ingestion Time

13、数据高峰的处理

        问题:Flink 程序在面对数据高峰期时如何处理?

        解答:使用大容量的 Kafka 把数据先放到消息队列里面作为数据源,再使用 Flink 进行消费,不过这样会影响到一点实时性。

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