Flink DataStream Manager(托管) Operator State的简单使用

要使用Manager(托管) Operator State，需要实现CheckpointedFunction接口或者ListCheckpointed<T extends Serializable>接口。

一、CheckpointFunction

CheckpointedFunction接口提供具有不同重新分发Non-Keyed State的访问状态。他需要实现2个方法：

void snapshotState(FunctionSnapshotContext context) throws Exception;

void initializeState(FunctionInitializationContext context) throws Exception;

每当必须执行checkpoint时，都会有snapshotState()方法调用。initializeState()方法首次初始化函数或从早期的checkpoint中恢复时被调用。

目前，支持列表样式的托管Operator State。状态被预期是一个List的序列化的对象，彼此独立的，因而在重新缩放获再分配。换句话说，这些对象是可以重新分配非键控状态的最精细的粒度。根据状态访问方法，定义了以下重新分发方案：

  • **偶分裂再分配：**每个运算符返回一个状态元素列表。整个状态在逻辑上是所有列表的串联。在恢复/重新分发时，列表被平均分成与并行运算符一样多的子列表。每个运算符都获得一个子列表，该子列表可以为空，或包含一个或多个元素。例如，如果使用并行性1，则运算符的检查点状态包含元素element1和element2，当将并行性增加到2时，element1可能最终在运算符实例0分区中，而element2将转到运算符实例1分区。
  • **联合重新分配：**每个运算符返回一个状态元素列表。整个状态在逻辑上是所有列表的串联。在恢复/重新分配时，每个运算符都会获得完整的状态元素列表。

下面是一个有状态的示例SinkFunction，用于CheckpointedFunction 在将元素发送到外部世界之前对其进行缓冲。它演示了基本的偶分裂再分发列表状态：

public class BufferingSink implements SinkFunction<Tuple2<String, Integer>>, CheckpointedFunction {

    private final int threshold;

    private transient ListState<Tuple2<String, Integer>> checkpointedState;

    private List<Tuple2<String, Integer>> bufferedElements;

    public BufferingSink(int threshold) {
        this.threshold = threshold;
        this.bufferedElements = new ArrayList<>();
    }

    @Override
    public void invoke(Tuple2<String, Integer> value, Context contex) throws Exception {
        bufferedElements.add(value);
        if (bufferedElements.size() == threshold) {
            for (Tuple2<String, Integer> element : bufferedElements) {
                // send it to the sink
            }
            bufferedElements.clear();
        }
    }

    @Override
    public void snapshotState(FunctionSnapshotContext context) throws Exception {
        checkpointedState.clear();
        for (Tuple2<String, Integer> element : bufferedElements) {
            checkpointedState.add(element);
        }
    }

    @Override
    public void initializeState(FunctionInitializationContext context) throws Exception {
        ListStateDescriptor<Tuple2<String, Integer>> descriptor = new ListStateDescriptor<>("buffered-elements", TypeInformation.of(new TypeHint<Tuple2<String, Integer>>() {
        }));

        checkpointedState = context.getOperatorStateStore().getListState(descriptor);

        if (context.isRestored()) {// isRestored：检查是否是失败后恢复
            for (Tuple2<String, Integer> element : checkpointedState.get()) {
                bufferedElements.add(element);
            }
        }
    }
}

如果要在还原时使用联合重新分发方案的列表状态，可以使用getUnoinListState(descriptor)方法获取。如果是getListState(descriptor)，它仅表示将使用基本偶分裂再分配方案。

二、ListCheckpointed

该ListCheckpointed接口是CheckpointedFunction的变体。它仅支持与恢复甚至分裂的再分配方案列表式的状态。它还需要实现两种方法：

List<T> snapshotState(long checkpointId, long timestamp) throws Exception;

void restoreState(List<T> state) throws Exception;

在snapshotState()操作人员应对象返回检查点的列表，并 restoreState具有处理后恢复这样的列表。如果状态不是重新分区，可以随时返回Collections.singletonList(MY_STATE)的snapshotState()。

下面使用自定义SourceFunction实现ListCheckpointed接口：

public class CustomSourceFunction extends RichParallelSourceFunction<Long> implements ListCheckpointed<Long> {

    /**
     * current offset for exactly once semantics
     */
    private Long offset = 0L;

    /**
     * flag for job cancellation
     */
    private volatile boolean isRunning = true;

    @Override
    public void run(SourceContext<Long> ctx) {
        final Object lock = ctx.getCheckpointLock();

        while (isRunning) {
            // output and state update are atomic
            synchronized (lock) {
                ctx.collect(offset);
                offset += 1;
            }
        }
    }

    @Override
    public void cancel() {
        isRunning = false;
    }

    @Override
    public List<Long> snapshotState(long checkpointId, long checkpointTimestamp) {
        return Collections.singletonList(offset);
    }

    @Override
    public void restoreState(List<Long> state) {
        for (Long s : state) {
            offset = s;
        }
    }
}