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Apache Storm 示例

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场景 – 移动电话通话记录日志分析器

移动通话和每次通话的持续时间将被作为输入提供给Apache Storm，Storm将处理并分组（group）同一呼叫者和接收者之间的通话记录，并得出这些通话的总数。 

创建Spout 

Spout是用于数据生成的组件。 基本上，一个Spout将实现一个IRichSpout接口。 “IRichSpout”接口有以下重要方法：

  •   open – 为Spout提供执行环境。 Executor将运行此方法来初始化Spout。

  • nextTuple – 通过收集器（collector）发射（emit）生成的数据。

  •  close – 关闭Spout。

  •  declareOutputFields – 声明Tuple的输出格式。

  •  ack – 确认一个特定的Tuple已经被处理完了。

  • fail – 表明一个特定的Tuple没有被处理并且不被重新处理。

open

open 方法的签名如下： 

open(Map conf, TopologyContext context, SpoutOutputCollector collector)

  • conf – 为Spout提高Storm配置

  •  context – 提供关于Topology中Spout位置，任务ID，输入和输出信息的完整信息。

  •  collector – 发射被Bolt处理的Tuple

nextTuple

nextTuple方法的签名如下：

nextTuple()

nextTuple()方法在循环中被周期性的调用，该循环也会调用ack()和fail()方法。当没有工作要做时，nextTuple()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的第一行会检查处理是否完成，如果完成了，它应该睡眠至少一毫秒，以在返回之前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)

  •  declare – 用来声明输出流的ID，输出字段等等。

这个方法用来指定Tuple的输出结构。


ack

ack方法的签名如下：

ack(Object msgId)

该方法确认已经处理了特定的Tuple。 

fail

fail方法的签名如下：

ack(Object msgId)

此方法通知Storm某个特定的Tuple还没有被完全处理。 Storm将重新处理这个特定的Tuple。

FakeCallLogReaderSpout

 在这个示例中，我们需要收集通话记录详细信息。 通话记录的信息包含：

  • 主叫号码

  • 被叫号码

  • 通话时长

由于我们没有实时的通话记录，我们将生成一个虚假（fake）的通话记录。 假的通话记录将使用Random类生成。 完整的程序代码如下：

代码: FakeCallLogReaderSpout.java

import java.util.*;

//import storm tuple packages

import org.apache.storm.tuple.Fields;

import org.apache.storm.tuple.Values;

 

//import Spout interface packages

import org.apache.storm.topology.IRichSpout;

import org.apache.storm.topology.OutputFieldsDeclarer;

import org.apache.storm.spout.SpoutOutputCollector;

import org.apache.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;

   }

} 

创建Bolt

Bolt是一个以Tuple作为输入，处理Tuple并生成新的Tuple作为输出的组件，Bolts需要实现（implement）IRichBolt接口。 在这个例子中，我们使用两个Bolt类CallLogCreatorBolt和CallLogCounterBolt来执行操作。

IRichBolt接口有以下方法：

  •  prepare – 为Bolt提供执行环境。 Executor将运行此方法来初始化Spout。

  •  execute – 处理一个Tuple

  •  cleanup – 当Bolt被关闭时调用

  • declareOutputFields – 声明输出的Tuple的结构

prepare 

prepare方法的签名如下：

prepare(Map conf, TopologyContext context, OutputCollector collector)

  • conf – 为Bolt提供Storm的配置

  • context – 提供Topology中Bolt的位置，任务ID，输入、输出信息等

  • collector – 发射被处理过的 Tuple 

execute

execute方法的签名如下： 

execute(Tuple tuple)

这里的Tuple是要处理的Tuple（被Spout或别的Bolt发射过来的）

execute方法一次处理一个Tuple，Tuple的数据可以通过Tuple类的getValue方法访问。 可以延迟处理输入的Tuple。多个输入Tuple可以被一起处理，并生成一个新的Tuple输出。 处理过的Tuple可以通过使用OutputCollector类发射出去（给其他Bolt作为输入）。

cleanup

cleanup方法的签名如下：

cleanup() 

declareOutputFields

declareOutputFields方法的签名如下：

declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer)

这里参数declare用于声明输出流ID，输出字段等。

这个方法用来指定Tuple的输出结构。

通话记录创建器Bolt 

通话记录创建器Bolt接收通话记录Tuple，通话记录Tuple存有主叫号码，被叫号码和通话时长。通过组合主叫方号码和被叫方号码，这个Bolt创建了一个新值，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：

代码: CallLogCreatorBolt.java

//import util packages

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

 

import org.apache.storm.tuple.Fields;

import org.apache.storm.tuple.Values;

import org.apache.storm.task.OutputCollector;

import org.apache.storm.task.TopologyContext;

 

//import Storm IRichBolt package

import org.apache.storm.topology.IRichBolt;

import org.apache.storm.topology.OutputFieldsDeclarer;

import org.apache.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;

   }

}

通话记录计数器Bolt

通话记录计数器Bolt接收通话及其通话时长作为Tuple，它在prepare方法中初始化一个字典（Map）对象。 在execute方法中，它检查Tuple并为每个Tuple中新的“call”值在字典对象（Map）中创建一个新的Key，并把对应的值（Value）设置为1。 对于字典中已有的Key，它只是递增其值（Value）。 简单地说，这个Bolt将call和它的计数保存在字典对象（Map）中。 当然，我们也可以将call和计数保存到数据源中，而不是字典中。 完整的程序代码如下所示： 

代码: CallLogCounterBolt.java

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

 

import org.apache.storm.tuple.Fields;

import org.apache.storm.tuple.Values;

import org.apache.storm.task.OutputCollector;

import org.apache.storm.task.TopologyContext;

import org.apache.storm.topology.IRichBolt;

import org.apache.storm.topology.OutputFieldsDeclarer;

import org.apache.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用createTopology方法来创建Topology。 使用下面的代码片段来创建一个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方法能帮助Spout和Bolt进行流分组（Stream Grouping）。  

本地Cluster

出于开发目的，我们可以使用“LocalCluster”类创建一个本地Cluster，然后使用“LocalCluster”类的“submitTopology”方法提交Topology来运行。“submitTopology”的一个参数是“Config”类的一个实例，在提交Topology之前，“Config”类用于设置配置选项。 该配置选项将在运行时与Cluster的配置合并，然后通过prepare方法发送给所有任务（Spout和Bolt）。将Topology提交到Cluster后，我们将等待10秒钟让Cluster计算这个提交的Topology，然后使用“LocalCluster”的“shutdown”方法关闭Cluster。 完整的程序代码如下所示：

代码: LogAnalyserStorm.java

import org.apache.storm.tuple.Fields;

import org.apache.storm.tuple.Values;

 

//import storm configuration packages

import org.apache.storm.Config;

import org.apache.storm.LocalCluster;

import org.apache.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();

   }

}

编译并运行应用程序

以上所示完整的应用程序包含4个类：

  • FakeCallLogReaderSpout.java

  • CallLogCreaterBolt.java

  • CallLogCounterBolt.java

  • LogAnalyerStorm.java

可以用一下命令编译这4个类：

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

 

然后用以下命令运行这个应用程序：

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

输出

一旦应用程序启动，它将输出有关Cluster启动过程，Spout和Bolt处理数据，以及最后Cluster关闭过程的完整详细信息。在“CallLogCounterBolt”类中，我们打印了通话记录及其计数的详细信息，这些信息将如下显示在控制台上

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Java编程语言

Storm Topology通过Thrift接口实现，所以很容易任何语言来提交Topology，Storm支持Ruby，Python和许多其他语言。我们来看看python的例子。 

Python绑定 

Python是一种通用的解释型，交互式，面向对象的编程语言。Storm支持Python来实现Topology。Python支持发射（emitting），锚定（anchoring），确认（acking）和记录（logging）操作。

Bolt可以用任何语言来定义，用另一种语言编写的Bolt作为子进程执行，Storm通过标准输入（stdin）/标准输出（stdout）用JSON消息与这些子进程通信。 首先用一个支持Python绑定的Bolt WordSplit为例。

public static class WordSplit implements IRichBolt {

   public WordSplit() {

      super("python", "splitword.py");

   }

      

   public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {

      declarer.declare(new Fields("word"));

   }

 

这里的WordSplit类实现了IRichBolt接口，但是它的业务逻辑是在一个Python文件“splitword.py”完成的，这个“splitword.py”作为参数传给WordSplit的super方法来被Storm调用。现在创建一个Python文件“splitword.py”。

import storm

   class WordSplitBolt(storm.BasicBolt):

      def process(self, tup):

         words = tup.values[0].split(" ")

         for word in words:

         storm.emit([word])

WordSplitBolt().run()

这是用Python实现的分割一个给定句子中的单词的例子，也可以用其他支持的编程语言来实现。

Apache Storm 示例

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