Apache Storm - 实例演示

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我们已经学习了 Apache Storm 的核心技术细节，现在是时候编写一些简单的场景了。

场景 – 移动通话记录分析器

移动通话及其时长将作为输入提供给 Apache Storm，Storm 将处理并分组相同主叫和被叫之间的通话，以及他们的总通话次数。

Spout 创建

Spout 是用于数据生成的组件。基本上，Spout 将实现 IRichSpout 接口。“IRichSpout”接口具有以下重要方法：

  • open − 为 spout 提供执行环境。执行器将运行此方法来初始化 spout。

  • nextTuple − 通过 collector 发出生成的数据。

  • close − 当 spout 将要关闭时调用此方法。

  • declareOutputFields − 声明元组的输出模式。

  • ack − 确认已处理特定元组。

  • fail − 指定未处理特定元组，并且不应重新处理。

Open

open 方法的签名如下：

open(Map conf, TopologyContext context, SpoutOutputCollector collector)

  • conf − 为此 spout 提供 Storm 配置。

  • context − 提供关于 spout 在拓扑中的位置、其任务 ID、输入和输出信息的完整信息。

  • collector − 使我们能够发出将由 bolt 处理的元组。

nextTuple

nextTuple 方法的签名如下：

nextTuple()

nextTuple() 从与 ack() 和 fail() 方法相同的循环中定期调用。如果没有工作要做，它必须释放线程的控制权，以便其他方法有机会被调用。因此，nextTuple 的第一行检查处理是否已完成。如果是，则应至少睡眠一毫秒以减少处理器上的负载，然后再返回。

close

close 方法的签名如下：

close()

declareOutputFields

declareOutputFields 方法的签名如下：

declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer)

declarer − 用于声明输出流 ID、输出字段等。

此方法用于指定元组的输出模式。

ack

ack 方法的签名如下：

ack(Object msgId)

此方法确认已处理特定元组。

fail

nextTuple 方法的签名如下：

ack(Object msgId)

此方法通知未完全处理特定元组。Storm 将重新处理特定元组。

FakeCallLogReaderSpout

在我们的场景中，我们需要收集通话记录详细信息。通话记录信息包含：

  • 主叫号码
  • 被叫号码
  • 时长

由于我们没有通话记录的实时信息，我们将生成伪造的通话记录。伪造信息将使用 Random 类创建。完整的程序代码如下所示。

代码 − FakeCallLogReaderSpout.java

import java.util.*;
//import storm tuple packages
import backtype.storm.tuple.Fields;
import backtype.storm.tuple.Values;

//import Spout interface packages
import backtype.storm.topology.IRichSpout;
import backtype.storm.topology.OutputFieldsDeclarer;
import backtype.storm.spout.SpoutOutputCollector;
import backtype.storm.task.TopologyContext;

//Create a class FakeLogReaderSpout which implement IRichSpout interface 
   to access functionalities
	
public class FakeCallLogReaderSpout implements IRichSpout {
   //Create instance for SpoutOutputCollector which passes tuples to bolt.
   private SpoutOutputCollector collector;
   private boolean completed = false;
	
   //Create instance for TopologyContext which contains topology data.
   private TopologyContext context;
	
   //Create instance for Random class.
   private Random randomGenerator = new Random();
   private Integer idx = 0;

   @Override
   public void open(Map conf, TopologyContext context, SpoutOutputCollector collector) {
      this.context = context;
      this.collector = collector;
   }

   @Override
   public void nextTuple() {
      if(this.idx <= 1000) {
         List<String> mobileNumbers = new ArrayList<String>();
         mobileNumbers.add("1234123401");
         mobileNumbers.add("1234123402");
         mobileNumbers.add("1234123403");
         mobileNumbers.add("1234123404");

         Integer localIdx = 0;
         while(localIdx++ < 100 && this.idx++ < 1000) {
            String fromMobileNumber = mobileNumbers.get(randomGenerator.nextInt(4));
            String toMobileNumber = mobileNumbers.get(randomGenerator.nextInt(4));
				
            while(fromMobileNumber == toMobileNumber) {
               toMobileNumber = mobileNumbers.get(randomGenerator.nextInt(4));
            }
				
            Integer duration = randomGenerator.nextInt(60);
            this.collector.emit(new Values(fromMobileNumber, toMobileNumber, duration));
         }
      }
   }

   @Override
   public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
      declarer.declare(new Fields("from", "to", "duration"));
   }

   //Override all the interface methods
   @Override
   public void close() {}

   public boolean isDistributed() {
      return false;
   }

   @Override
   public void activate() {}

   @Override 
   public void deactivate() {}

   @Override
   public void ack(Object msgId) {}

   @Override
   public void fail(Object msgId) {}

   @Override
   public Map<String, Object> getComponentConfiguration() {
      return null;
   }
}

Bolt 创建

Bolt 是一个组件，它将元组作为输入，处理元组，并产生新的元组作为输出。Bolt 将实现IRichBolt 接口。在这个程序中，使用了两个 bolt 类CallLogCreatorBolt 和CallLogCounterBolt 来执行操作。

IRichBolt 接口具有以下方法：

  • prepare − 为 bolt 提供执行环境。执行器将运行此方法来初始化 spout。

  • execute − 处理单个输入元组。

  • cleanup − 当 bolt 将要关闭时调用。

  • declareOutputFields − 声明元组的输出模式。

Prepare

prepare 方法的签名如下：

prepare(Map conf, TopologyContext context, OutputCollector collector)

  • conf − 为此 bolt 提供 Storm 配置。

  • context − 提供关于 bolt 在拓扑中的位置、其任务 ID、输入和输出信息的完整信息等。

  • collector − 使我们能够发出已处理的元组。

execute

execute 方法的签名如下：

execute(Tuple tuple)

这里tuple 是要处理的输入元组。

execute 方法一次处理一个元组。可以通过 Tuple 类的 getValue 方法访问元组数据。不必立即处理输入元组。可以处理多个元组并作为单个输出元组输出。可以使用 OutputCollector 类发出已处理的元组。

cleanup

cleanup 方法的签名如下：

cleanup()

declareOutputFields

declareOutputFields 方法的签名如下：

declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer)

这里的参数declarer 用于声明输出流 ID、输出字段等。

此方法用于指定元组的输出模式。

通话记录创建 Bolt

通话记录创建 bolt 接收通话记录元组。通话记录元组包含主叫号码、被叫号码和通话时长。此 bolt 通过组合主叫号码和被叫号码来简单地创建一个新值。新值的格式为“主叫号码 – 被叫号码”，并将其命名为新字段“call”。完整的代码如下所示。

代码 − CallLogCreatorBolt.java

//import util packages
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import backtype.storm.tuple.Fields;
import backtype.storm.tuple.Values;
import backtype.storm.task.OutputCollector;
import backtype.storm.task.TopologyContext;

//import Storm IRichBolt package
import backtype.storm.topology.IRichBolt;
import backtype.storm.topology.OutputFieldsDeclarer;
import backtype.storm.tuple.Tuple;

//Create a class CallLogCreatorBolt which implement IRichBolt interface
public class CallLogCreatorBolt implements IRichBolt {
   //Create instance for OutputCollector which collects and emits tuples to produce output
   private OutputCollector collector;

   @Override
   public void prepare(Map conf, TopologyContext context, OutputCollector collector) {
      this.collector = collector;
   }

   @Override
   public void execute(Tuple tuple) {
      String from = tuple.getString(0);
      String to = tuple.getString(1);
      Integer duration = tuple.getInteger(2);
      collector.emit(new Values(from + " - " + to, duration));
   }

   @Override
   public void cleanup() {}

   @Override
   public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
      declarer.declare(new Fields("call", "duration"));
   }
	
   @Override
   public Map<String, Object> getComponentConfiguration() {
      return null;
   }
}

通话记录计数 Bolt

通话记录计数 bolt 接收通话及其时长作为元组。此 bolt 在 prepare 方法中初始化一个字典 (Map) 对象。在execute 方法中，它检查元组并为元组中的每个新的“call”值在字典对象中创建一个新条目，并在字典对象中设置值为 1。对于字典中已存在的条目，它只递增其值。简单来说，此 bolt 将通话及其计数保存到字典对象中。除了将通话及其计数保存到字典中，我们还可以将其保存到数据源中。完整的程序代码如下：

代码 − CallLogCounterBolt.java

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import backtype.storm.tuple.Fields;
import backtype.storm.tuple.Values;
import backtype.storm.task.OutputCollector;
import backtype.storm.task.TopologyContext;
import backtype.storm.topology.IRichBolt;
import backtype.storm.topology.OutputFieldsDeclarer;
import backtype.storm.tuple.Tuple;

public class CallLogCounterBolt implements IRichBolt {
   Map<String, Integer> counterMap;
   private OutputCollector collector;

   @Override
   public void prepare(Map conf, TopologyContext context, OutputCollector collector) {
      this.counterMap = new HashMap<String, Integer>();
      this.collector = collector;
   }

   @Override
   public void execute(Tuple tuple) {
      String call = tuple.getString(0);
      Integer duration = tuple.getInteger(1);
		
      if(!counterMap.containsKey(call)){
         counterMap.put(call, 1);
      }else{
         Integer c = counterMap.get(call) + 1;
         counterMap.put(call, c);
      }
		
      collector.ack(tuple);
   }

   @Override
   public void cleanup() {
      for(Map.Entry<String, Integer> entry:counterMap.entrySet()){
         System.out.println(entry.getKey()+" : " + entry.getValue());
      }
   }

   @Override
   public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
      declarer.declare(new Fields("call"));
   }
	
   @Override
   public Map<String, Object> getComponentConfiguration() {
      return null;
   }
	
}

创建拓扑

Storm 拓扑基本上是一个 Thrift 结构。TopologyBuilder 类提供简单易用的方法来创建复杂的拓扑。TopologyBuilder 类具有设置 spout(setSpout) 和设置 bolt(setBolt) 的方法。最后，TopologyBuilder 具有 createTopology 来创建拓扑。使用以下代码片段来创建拓扑：

TopologyBuilder builder = new TopologyBuilder();

builder.setSpout("call-log-reader-spout", new FakeCallLogReaderSpout());

builder.setBolt("call-log-creator-bolt", new CallLogCreatorBolt())
   .shuffleGrouping("call-log-reader-spout");

builder.setBolt("call-log-counter-bolt", new CallLogCounterBolt())
   .fieldsGrouping("call-log-creator-bolt", new Fields("call"));

shuffleGrouping 和fieldsGrouping 方法有助于设置 spout 和 bolt 的流分组。

本地集群

出于开发目的，我们可以使用“LocalCluster”对象创建一个本地集群，然后使用“LocalCluster”类的“submitTopology”方法提交拓扑。“submitTopology”的参数之一是“Config”类的实例。“Config”类用于在提交拓扑之前设置配置选项。此配置选项将在运行时与集群配置合并，并通过 prepare 方法发送到所有任务（spout 和 bolt）。一旦拓扑提交到集群，我们将等待 10 秒钟让集群计算提交的拓扑，然后使用“LocalCluster”的“shutdown”方法关闭集群。完整的程序代码如下：

代码 − LogAnalyserStorm.java

import backtype.storm.tuple.Fields;
import backtype.storm.tuple.Values;

//import storm configuration packages
import backtype.storm.Config;
import backtype.storm.LocalCluster;
import backtype.storm.topology.TopologyBuilder;

//Create main class LogAnalyserStorm submit topology.
public class LogAnalyserStorm {
   public static void main(String[] args) throws Exception{
      //Create Config instance for cluster configuration
      Config config = new Config();
      config.setDebug(true);
		
      //
      TopologyBuilder builder = new TopologyBuilder();
      builder.setSpout("call-log-reader-spout", new FakeCallLogReaderSpout());

      builder.setBolt("call-log-creator-bolt", new CallLogCreatorBolt())
         .shuffleGrouping("call-log-reader-spout");

      builder.setBolt("call-log-counter-bolt", new CallLogCounterBolt())
         .fieldsGrouping("call-log-creator-bolt", new Fields("call"));
			
      LocalCluster cluster = new LocalCluster();
      cluster.submitTopology("LogAnalyserStorm", config, builder.createTopology());
      Thread.sleep(10000);
		
      //Stop the topology
		
      cluster.shutdown();
   }
}

构建和运行应用程序

完整的应用程序有四个 Java 代码。它们是：

  • FakeCallLogReaderSpout.java
  • CallLogCreaterBolt.java
  • CallLogCounterBolt.java
  • LogAnalyerStorm.java

可以使用以下命令构建应用程序：

javac -cp “/path/to/storm/apache-storm-0.9.5/lib/*” *.java

可以使用以下命令运行应用程序：

java -cp “/path/to/storm/apache-storm-0.9.5/lib/*”:. LogAnalyserStorm

输出

应用程序启动后，它将输出有关集群启动过程、spout 和 bolt 处理以及最终集群关闭过程的完整详细信息。在“CallLogCounterBolt”中，我们打印了通话及其计数详细信息。此信息将以如下方式显示在控制台上：

1234123402 - 1234123401 : 78
1234123402 - 1234123404 : 88
1234123402 - 1234123403 : 105
1234123401 - 1234123404 : 74
1234123401 - 1234123403 : 81
1234123401 - 1234123402 : 81
1234123403 - 1234123404 : 86
1234123404 - 1234123401 : 63
1234123404 - 1234123402 : 82
1234123403 - 1234123402 : 83
1234123404 - 1234123403 : 86
1234123403 - 1234123401 : 93

非 JVM 语言

Storm 拓扑由 Thrift 接口实现，这使得在任何语言中提交拓扑都变得容易。Storm 支持 Ruby、Python 和许多其他语言。让我们来看看 Python 绑定。

Python 绑定

Python 是一种通用的解释型、交互式、面向对象和高级编程语言。Storm 支持 Python 来实现其拓扑。Python 支持发出、锚定、确认和记录操作。

如您所知，bolt 可以用任何语言定义。用另一种语言编写的 bolt 作为子进程执行，Storm 通过 stdin/stdout 上的 JSON 消息与这些子进程通信。首先，让我们来看一个支持 Python 绑定的示例 bolt WordCount。

public static class WordCount implements IRichBolt {
   public WordSplit() {
      super("python", "splitword.py");
   }
	
   public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
      declarer.declare(new Fields("word"));
   }
}

这里类WordCount实现了IRichBolt接口，并使用指定的python实现的super方法参数“splitword.py”运行。现在创建一个名为“splitword.py”的python实现。

import storm
   class WordCountBolt(storm.BasicBolt):
      def process(self, tup):
         words = tup.values[0].split(" ")
         for word in words:
         storm.emit([word])
WordCountBolt().run()

这是 Python 的示例实现，它计算给定句子中的单词数。类似地，您也可以与其他支持的语言绑定。

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