基于流式引擎的大数据分布式架构

柴志菲 李翔

摘要：在人工智能流行的時代，数据量的增长速度也是无法估计的，网络上的留言也越来越多，也难免会有一些污秽的语言，所以净化网络环境是很重要的事情，我们可以利用自动化的网页抓取技术将网络上的留言保存下来，通过设计大数据架构对数据进行实时计算，然后分批装载进数据库，常见的流式处理技术像kafka[1]+spark streaming[2]+zookeeper[3]这样进行架构，然后再将处理后的数据存储进hive 或者HDFS这样的存储单元。

关键词：大数据架构，流式处理，实时计算

如今我们正处于人工智能的时代，大数据，人工智能，自动化等概念越来越深入人心，让我们对于这些词汇越来越有清晰的印象，而在数据挖掘，数据计算方面，整理一个思路清晰的架构思路也是非常重要的。

我们所出的网络环境，每天都会有很多人在上面发表自己的言论，这就会让网络成为一个自由的环境，但是也有很多不法分子在网络上污秽的言论污染了我们所在的空间，这是一种不好且存在的现象，而我们可以使用人工智能大数据的手段，快速识别这些污秽的词汇，从根本上杜绝这些情况的发生，这就需要设计一个可靠合理的大数据架构了。

1.数据集

我们使用自动化爬虫框架源源不断的去获取到数据源，从某网站上使用代理池ip不断替换身份，然后抓取网络的言论，最后保证获取到的数据大约是百万量级的。

最开始的时候，我们主要是从百度贴吧，新浪微博的客户端去进行获取，因为对于数据加密的算法不会很难，可以很容易的就获取到，然后将这些数据规范化，存储进我们的数据库，或者可以说是落盘与内存的一种中间状态进行存储。

2.设计架构

接下来，就是较为重要的架构设计了。

本文将架构的介绍按照数据流向的顺序进行介绍。

第一步，自动化爬虫获取到的数据我们是落盘到HDFS上的，如果想进行计算，就需要将HDFS分区上的内容读进内存，但是HDFS[6]上的数据是海量的，如果一次全部读进来，会堆栈溢出，所以此方案设计为按照block编号的顺序去进行读取，之后对接到flume[7]，按照顺序去读取每个block上的评论信息。

第二步，被flume读取进来之后，直接对接到kafka的生产者阶段，此时系统整个过程都是需要使用zookeeper进行高可用保障的，这里使用的znode主要用来存储的是flume的配置信息，因为系统可以在不同流量的时候对应到不同的采集配置。

第三步，就是系统中的kafka了，它主要起到了解耦的效果，数据在爬取读入的过程，可以称之为生产数据，之后利用kafka内部的partition运送所产生的的数据到消费者端。由于此系统不需要过高的效率，所以这里将kafka的ack.require设置为exactly once，保证每一条信息的可靠传达。这里的消费者端也就是下面会提到的Sparkstreaming，在上层应用中，系统会通过测试判断当前系统可支持的运算能力，当超过可容纳的阈值的时候，会在消费者端使用阻塞队列保证系统的安全。

第四步，自然是最重要的SparkStreaming，此系统采用这项技术主要也是为了模拟batch运算，将生产者端运输进来的数据进行微批次的计算，预处理等操作，筛选掉有些可能没有价值的数据，将这些数据一并进行回收，最后将格式化的数据进行整理，放入到hive中，分库分表，以便于进行后续进行数据挖掘的同学进行相关的操作和使用数据。

3.测试调优

此项流程，主要是为了测试系统的各项阈值，例如kafka承受数据的阈值，消费者端与kafka进行TCP连接的句柄数阈值，spark层阻塞队列长度的阈值，内存，cpu，堆等等的阈值，分别进行测量与预估，制定优化方案，接着将平台的一些设计进行调整，令体验上升，性能更优。

而测试的过程，可以采用多种方案，比如说Apache Jmeter，Apache Bench等等，都可以满足我们的需求，实时监控当前状态各性能指标以及参数，是否满足我们预期的标准。

测试之后，发现当前系统存在一个问题，就是我们无法完成持久化，也就是说，如果在当前内存中出现宕机，那么正在运算的block的数据，会丢失，于是便根据这个问题设计了一个方案，参考Redis的RDB和AOF的混合持久化方式，每100条评论数据进行一次落盘，并且在加载当前数据的时候，启用AOF的手段保证数据的稳定性。

4.总结

此系统主要会考察一些团队针对于分布式架构体系的应用，将一些生活中常见的场景使用一些相关技术得到数据整理，以便人工智能算法可以得以落地，团队通过查阅资料，单元测试等方法将一些书上的案例得以应用，并且在此项目中，也确实拥有一定的商业价值，例如可以将此方案应用在社交平台上，净化社交媒体的网络环境，也可以应用在游戏中，以防双方因为情绪出现国际语言，也包括像微博，贴吧等地方，都可以应用。

引用：

[1]Apache Kafka is an open-source distributed event streaming platform used by thousands of companies for high-performance data pipelines， streaming analytics， data integration， and mission-critical applications.

[2]By running on Spark， Spark Streaming lets you reuse the same code for batch processing， join streams against historical data， or run ad-hoc queries on stream state. Build powerful interactive applications， not just analytics.

[3]ZooKeeper aims at distilling the essence of these different services into a very simple interface to a centralized coordination service.

[4]The Hadoop Distributed File System （HDFS） is a distributed file system designed to run on commodity hardware.

[5]Flume is a distributed， reliable， and available service for efficiently collecting， aggregating， and moving large amounts of log data. It has a simple and flexible architecture based on streaming data flows. It is robust and fault tolerant with tunable reliability mechanisms and many failover and recovery mechanisms. It uses a simple extensible data model that allows for online analytic application.