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Apache Storm - 工作示例

我们已经了解了 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 – 手机通话记录分析器

移动呼叫及其持续时间将作为 Apache Storm 的输入，Storm 将处理和分组同一呼叫者和接收者之间的呼叫以及它们的呼叫总数。

Spout 创建

Spout 是一个用于数据生成的组件。 基本上，一个 spout 将实现一个 IRichSpout 接口。 "IRichSpout"接口有以下几个重要方法 −

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

  • nextTuple −通过收集器发出生成的数据。

  • close − 当 spout 将要关闭时调用此方法。

  • declareOutputFields − 声明元组的输出模式。

  • ack − 确认处理了特定的元组

  • fail − 指定不处理并且不重新处理特定元组。

Open

open 方法的签名如下 −

open(Map conf, TopologyContext context, SpoutOutputCollector collector)

  • conf − 为这个 spout 提供 Storm 配置。

  • context − 提供有关 topology 中的 spout 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 bolts 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。 当没有工作要做时，它必须释放对线程的控制，以便其他方法有机会被调用。 所以 nextTuple 的第一行检查处理是否完成。 如果是这样，它应该在返回之前至少休眠一毫秒以减少处理器上的负载。

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

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)

此方法通知特定元组尚未完全处理。 Storm 将重新处理特定的元组。

FakeCallLogReaderSpout

在我们的场景中，我们需要收集通话记录详细信息。 通话记录的信息包含。

  • 来电号码
  • 接收人号码
  • 持续时间

由于我们没有实时的通话记录信息，我们会生成虚假的通话记录。 虚假信息将使用 Random 类创建。 完整的程序代码如下。

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 是一个将元组作为输入，处理元组，并产生新元组作为输出的组件。 Bolts 将实现 IRichBolt 接口。 在这个程序中，两个 Bolt 类 CallLogCreatorBolt 和 CallLogCounterBolt 用于执行操作。

IRichBolt 接口有以下方法 −

  • prepare − 为 bolt 提供一个执行环境。 执行程序将运行此方法来初始化 spout。

  • execute − 处理单个输入元组。

  • cleanup − 当 bolt 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 − 为这个 bolt 提供 Storm 配置。

  • context − 提供有关 topology 中 bolt 位置、其任务 ID、输入和输出信息等的完整信息。

  • 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。 元组数据可以通过 Tuple 类的 getValue 方法访问。 没有必要立即处理输入元组。 可以处理多个元组并将其作为单个输出元组输出。 可以使用 OutputCollector 类发出处理后的元组。

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

该方法用于指定元组的输出模式

通话记录创建者 Bolt

通话记录创建者 Bolt 接收通话记录元组。 呼叫日志元组具有呼叫者号码、接收者号码和呼叫持续时间。 这个 Bolt 通过组合呼叫者号码和接收者号码来简单地创建一个新值。 新值的格式为"来电号码 - 接听人号码"，命名为新字段"call"。 完整的代码如下。

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;
   }
}

呼叫日志计数器 Bolt

呼叫日志计数器 Bolt 以元组形式接收呼叫及其持续时间。 这个bolt在prepare方法中初始化了一个字典（Map）对象。 在 execute 方法中，它检查元组并在字典对象中为元组中的每个新"调用"值创建一个新条目，并在字典对象中设置值 1。对于字典中已经可用的条目，它只是增加它的值。 简单来说，这个bolt将调用及其计数保存在字典对象中。 除了将调用及其计数保存在字典中之外，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 topology

Storm topology 基本上是一个 Thrift 结构。 TopologyBuilder 类提供了简单易用的方法来创建复杂的 topology。 TopologyBuilder 类具有设置 spout (setSpout) 和设置 bolt (setBolt) 的方法。最后，TopologyBuilder 有 createTopology 来创建 topology。 使用以下代码片段创建 topology −

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 方法有助于为 spout 和 bolts 设置流分组。

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 topology。"submitTopology"的参数之一是"Config"类的一个实例。"Config"类用于在提交 topology 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，并使用 prepare 方法发送到所有任务（spout 和 bolt）。 将 topology 提交到集群后，我们将等待 10 秒让集群计算提交的 topology，然后使用"LocalCluster"的"关闭"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。 他们是 −

  • 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

该应用程序可以使用以下命令运行 −

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

输出

一旦应用程序启动，它会输出集群启动过程、spout和bolt处理，最后是集群关闭过程的完整细节。 在"CallLogCounterBolt"中，我们打印了呼叫及其计数详细信息。 此信息将显示在控制台上，如下所示 −

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 topology 由 Thrift 接口实现，可以轻松提交任何语言的 topology。 Storm 支持 Ruby、Python 和许多其他语言。 让我们看一下python绑定。

Python 绑定

Python 是一种通用的解释型、交互式、面向对象的高级编程语言。 Storm 支持 Python 实现其 topology。 Python 支持发射、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 使用 JSON 消息与这些子进程通信。 首先取一个支持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"));
   }
}

这里的类 WordCount 实现了 IRichBolt 接口并使用 python 实现指定的超级方法参数"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，用于计算给定句子中的单词。 同样，您也可以绑定其他支持语言。

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