Flink 优化(六) --------- FlinkSQL 调优

今天药忘吃喽~ 2024-03-23 10:58 114阅读 0赞

#### 目录 ####

*  一、设置空闲状态保留时间
 *  二、开启 MiniBatch
 *  三、开启 LocalGlobal
 *  四、开启 Split Distinct
 *  五、多维 DISTINCT 使用 Filter
 *  六、设置参数总结

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FlinkSQL 官网配置参数：

[https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-release-1.13/dev/table/config.html][https_ci.apache.org_projects_flink_flink-docs-release-1.13_dev_table_config.html]

## 一、设置空闲状态保留时间 ##

Flink SQL 新手有可能犯的错误，其中之一就是忘记设置空闲状态保留时间导致状态爆炸。列举两个场景：

➢ FlinkSQL 的 regular join（inner、left、right），左右表的数据都会一直保存在状态里，不会清理！要么设置 TTL，要么使用 FlinkSQL 的 interval join。

➢ 使用 Top-N 语法进行去重，重复数据的出现一般都位于特定区间内 (例如一小时或一天内)，过了这段时间之后，对应的状态就不再需要了。

Flink SQL 可以指定空闲状态(即未更新的状态)被保留的最小时间，当状态中某个 key 对应的状态未更新的时间达到阈值时，该条状态被自动清理：

#API 指定
    tableEnv.getConfig().setIdleStateRetention(Duration.ofHours(1));
    #参数指定
    Configuration configuration = tableEnv.getConfig().getConfiguration();
    configuration.setString("table.exec.state.ttl", "1 h");

## 二、开启 MiniBatch ##

MiniBatch 是微批处理，原理是缓存一定的数据后再触发处理，以减少对 State 的访问，从而提升吞吐并减少数据的输出量。MiniBatch 主要依靠在每个 Task 上注册的 Timer 线程来触发微批，需要消耗一定的线程调度性能。

➢ MiniBatch 默认关闭，开启方式如下:

➢ 适用场景

微批处理通过增加延迟换取高吞吐，如果有超低延迟的要求，不建议开启微批处理。通常对于聚合的场景，微批处理可以显著的提升系统性能，建议开启。

![在这里插入图片描述][db9bef98044f4d10a9a49874032a0aac.png]  
➢ 注意事项：

1）目前，key-value 配置项仅被 Blink planner 支持。  
2）1.12 之前的版本有 bug，开启 miniBatch，不会清理过期状态，也就是说如果设置状态的 TTL，无法清理过期状态。1.12 版本才修复这个问题。

参考 ISSUE：https://issues.apache.org/jira/browse/FLINK-17096

## 三、开启 LocalGlobal ##

**原理概述**

LocalGlobal 优化将原先的 Aggregate 分成 Local+Global 两阶段聚合 ， 即 MapReduce 模型中的 Combine+Reduce 处理模式。第一阶段在上游节点本地攒一批数据进行聚合 (localAgg) ，并输出这次微批的增量值 (Accumulator)。第二阶段再将收到的 Accumulator 合并 (Merge) ，得到最终的结果 (GlobalAgg) 。

LocalGlobal 本质上能够靠 LocalAgg 的聚合筛除部分倾斜数据，从而降低 GlobalAgg的热点，提升性能。结合下图理解 LocalGlobal 如何解决数据倾斜的问题。

![在这里插入图片描述][5c872bf732af4ff1856067abbb85351e.png]  
由上图可知：

*  未开启 LocalGlobal 优化，由于流中的数据倾斜，Key 为红色的聚合算子实例需要处理更多的记录，这就导致了热点问题。
 *  开启 LocalGlobal 优化后，先进行本地聚合，再进行全局聚合。可大大减少 GlobalAgg 的热点，提高性能。

➢ LocalGlobal 开启方式：

1）LocalGlobal 优化需要先开启 MiniBatch，依赖于 MiniBatch 的参数。  
2）table.optimizer.agg-phase-strategy: 聚合策略。默认 AUTO，支持参数 AUTO、TWO\_PHASE(使用 LocalGlobal 两阶段聚合)、ONE\_PHASE(仅使用 Global 一阶段聚合)。

➢ 注意事项：  
1）需要先开启 MiniBatch  
2）开启 LocalGlobal 需要 UDAF 实现 Merge 方法。

## 四、开启 Split Distinct ##

LocalGlobal 优化针对普通聚合 (例如 SUM、COUNT、MAX、MIN 和 AVG ) 有较好的效果，对于 DISTINCT 的聚合 (如 COUNT DISTINCT) 收效不明显，因为 COUNT DISTINCT 在 Local 聚合时，对于 DISTINCT KEY 的去重率不高，导致在 Global 节点仍然存在热点。

**原理概述**

之前，为了解决 COUNT DISTINCT 的热点问题，通常需要手动改写为两层聚合 (增加按 Distinct Key 取模的打散层 )。

从 Flink1.9.0 版本开始，提供了 COUNT DISTINCT 自动打散功能 ， 通过HASH\_CODE(distinct\_key) % BUCKET\_NUM 打散，不需要手动重写。Split Distinct 和  
LocalGlobal 的原理对比参见下图。

![在这里插入图片描述][e55f7ff2f2544e19aec1bc7aa46219d1.png]  
Distinct 举例：

SELECT a, COUNT(DISTINCT b)
    FROM T
    GROUP BY a

手动打散举例：

SELECT a, SUM(cnt)
    FROM (
     SELECT a, COUNT(DISTINCT b) as cnt
     FROM T
     GROUP BY a, MOD(HASH_CODE(b), 1024)
    )
    GROUP BY a

➢ Split Distinct 开启方式

默认不开启，使用参数显式开启：

*  table.optimizer.distinct-agg.split.enabled: true，默认 false。
 *  table.optimizer.distinct-agg.split.bucket-num: Split Distinct 优化在第一层聚合中，被打散的 bucket 数目。默认 1024。

// 初始化 table environment
    TableEnvironment tEnv = ...
    // 获取 tableEnv 的配置对象
    Configuration configuration = tEnv.getConfig().getConfiguration();
    // 设置参数：(要结合 minibatch 一起使用)
    // 开启 Split Distinct
    configuration.setString("table.optimizer.distinct-agg.split.enabled", "true");
    // 第一层打散的 bucket 数目
    configuration.setString("table.optimizer.distinct-agg.split.bucket-num", "1024");

➢ 注意事项：

（1）目前不能在包含 UDAF 的 Flink SQL 中使用 Split Distinct 优化方法。  
（2）拆分出来的两个 GROUP 聚合还可参与 LocalGlobal 优化。  
（3）该功能在 Flink1.9.0 版本及以上版本才支持。

## 五、多维 DISTINCT 使用 Filter ##

**原理概述**

在某些场景下，可能需要从不同维度来统计 count（distinct）的结果（比如统计 uv、app 端的 uv、web 端的 uv），可能会使用如下 CASE WHEN 语法。

SELECT
    a,
    COUNT(DISTINCT b) AS total_b,
    COUNT(DISTINCT CASE WHEN c IN ('A', 'B') THEN b ELSE NULL END) AS AB_b,
    COUNT(DISTINCT CASE WHEN c IN ('C', 'D') THEN b ELSE NULL END) AS CD_b
    FROM T
    GROUP BY a

在这种情况下，建议使用 FILTER 语法, 目前的 Flink SQL 优化器可以识别同一唯一键上的不同 FILTER 参数。如，在上面的示例中，三个 COUNT DISTINCT 都作用在 b 列上。

此时，经过优化器识别后，Flink 可以只使用一个共享状态实例，而不是三个状态实例，可减少状态的大小和对状态的访问。

将上边的 CASE WHEN 替换成 FILTER 后，如下所示：

SELECT
    a,
    COUNT(DISTINCT b) AS total_b,
    COUNT(DISTINCT b) FILTER (WHERE c IN ('A', 'B')) AS AB_b,
    COUNT(DISTINCT b) FILTER (WHERE c IN ('C', 'D')) AS CD_b
    FROM T
    GROUP BY a

## 六、设置参数总结 ##

总结以上的调优参数，代码如下：

// 初始化 table environment
    TableEnvironment tEnv = ...
    // 获取 tableEnv 的配置对象
    Configuration configuration = tEnv.getConfig().getConfiguration();
    // 设置参数：
    // 开启 miniBatch
    configuration.setString("table.exec.mini-batch.enabled", "true");
    // 批量输出的间隔时间
    configuration.setString("table.exec.mini-batch.allow-latency", "5 s");
    // 防止 OOM 设置每个批次最多缓存数据的条数，可以设为 2 万条
    configuration.setString("table.exec.mini-batch.size", "20000");
    // 开启 LocalGlobal
    configuration.setString("table.optimizer.agg-phase-strategy", "TWO_PHASE");
    // 开启 Split Distinct
    configuration.setString("table.optimizer.distinct-agg.split.enabled", "true");
    // 第一层打散的 bucket 数目
    configuration.setString("table.optimizer.distinct-agg.split.bucket-num", "1024");
    // 指定时区
    configuration.setString("table.local-time-zone", "Asia/Shanghai");

[https_ci.apache.org_projects_flink_flink-docs-release-1.13_dev_table_config.html]: https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-release-1.13/dev/table/config.html
[db9bef98044f4d10a9a49874032a0aac.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/69926fbc33884ae78f701f8b2eb98b43.png
[5c872bf732af4ff1856067abbb85351e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/2da9ba29bec847a2ba6c59b42044b15b.png
[e55f7ff2f2544e19aec1bc7aa46219d1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/9e83427ad24a4b76b250fb5c53614f74.png