基于Flink及Redis布隆过滤器的大数据去重

本文介绍如何使用Apache Flink、Redisson及布隆过滤器实现流式数据处理中的实时去重功能。通过具体代码示例展示了从Kafka读取数据、利用Redisson提供的布隆过滤器进行数据去重并最终将结果写回Kafka的过程。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Flink是由Apache软件基金会开发的开源流处理框架,社区活跃,并由阿里主导;

布隆过滤器是海量数据去重利器;

Redisson是Redis官方推荐的Java版的Redis客户端,它基于Redis做了更多功能封装,其中就包括布隆过滤器;

结合这三者可以快速的实现一个流式的数据去重功能。

package bill;

import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.TimeCharacteristic;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.FlinkKafkaConsumer010;
import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.FlinkKafkaProducer010;
import org.apache.flink.streaming.util.serialization.SerializationSchema;
import org.apache.flink.streaming.util.serialization.SimpleStringSchema;

import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

/**
 * Created by Bill on 2019-5-9.
 */
public class KafkaMessageStreaming {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String inTopic = args[0];
        String outTopic = args[1];
        String redisUrl = args[2];
        String jobName = args[3];
        String kafkaProps = args[4];

        final StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        env.enableCheckpointing(300000);
        env.setStreamTimeCharacteristic(TimeCharacteristic.EventTime);

        Configuration conf = new Configuration();
        conf.setString("redis_url",redisUrl);
        conf.setString("job_name",jobName);
        env.getConfig().setGlobalJobParameters(conf);

        Properties props = new Properties();
        InputStream in = KafkaMessageStreaming.class.getClassLoader().getResourceAsStream(kafkaProps);
        props.load(in);

        FlinkKafkaConsumer010<String> consumer =
                new FlinkKafkaConsumer010<>(inTopic, new SimpleStringSchema(), props);
        consumer.assignTimestampsAndWatermarks(new MessageWaterEmitter());

        FlinkKafkaProducer010<Tuple2<String, String>> producer =
                new FlinkKafkaProducer010<Tuple2<String, String>>(outTopic, new SerializationSchema<Tuple2<String, String>>() {
                    @Override
                    public byte[] serialize(Tuple2<String, String> element) {
                        return (element.f0+","+element.f1).getBytes();
                    }
                }, props);

        env.addSource(consumer)
                .flatMap(new MessageSplitter())
                .keyBy(1, 2, 3)
                .flatMap(new UniqAnalysis())
                .addSink(producer);

        env.execute(jobName);
    }
}
package bill;

import org.apache.flink.api.common.ExecutionConfig;
import org.apache.flink.api.common.functions.RichFlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple4;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.util.Collector;
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RBloomFilter;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;

public class UniqAnalysis extends RichFlatMapFunction<Tuple4<Long, String, String, String>, Tuple2<String, String>> {
    private String redisUrl = null;
    private String jobName = null;
    transient private RedissonClient redisson = null;
    transient private RBloomFilter<String> bloomFilter = null;
    private Tuple2<String, String> doaminFirstTime = new Tuple2<>("", "");
    @Override
    public void flatMap(Tuple4<Long, String, String, String> in, Collector<Tuple2<String, String>> out) {
        if (!this.bloomFilter.contains(in.f1 + in.f2 + in.f3)) {
            this.bloomFilter.add(in.f1 + in.f2 + in.f3);
            doaminFirstTime.f0 = String.valueOf(in.f0);
            doaminFirstTime.f1 = in.f1 +","+ in.f2 +"," + in.f3;
            out.collect(doaminFirstTime);
            //System.out.println("filter redisUrl:" + this.redisUrl + " bloomFilter:" + bloomFilter);
        }
    }
    @Override
    public void open(Configuration parameters) throws Exception {
        super.open(parameters);
        ExecutionConfig.GlobalJobParameters globalParams = getRuntimeContext().getExecutionConfig().getGlobalJobParameters();
        Configuration globConf = (Configuration) globalParams;
        this.redisUrl = globConf.getString("redis_url", null);
        this.jobName = globConf.getString("job_name", null);
        //System.out.println("redisUrl:"+this.redisUrl);
        if(this.redisUrl!=null) {
            Config redissonConfig = new Config();
            redissonConfig.useSingleServer().setAddress(this.redisUrl);
            redisson = Redisson.create(redissonConfig);
            this.bloomFilter = redisson.getBloomFilter("first");
            this.bloomFilter.tryInit(100_000_000, 0.03);
            System.out.println(System.currentTimeMillis()+" ["+this.jobName+"] RichFilterFunction open new MessageSplitter bloomFilter:" + bloomFilter);
        }
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println(System.currentTimeMillis()+" ["+this.jobName+"] redisson.shutdown()");
        this.redisson.shutdown();
    }
}
package bill;

import org.apache.flink.api.common.functions.FlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple4;
import org.apache.flink.util.Collector;

/**
 * Created by Bill on 2019-5-9.
 */
public class MessageSplitter implements FlatMapFunction<String, Tuple4<Long, String, String, String>> {
    private Tuple4<Long, String, String, String> doaminFirstTime = new Tuple4<>(0L, "", "", "");
    @Override
    public void flatMap(String value, Collector<Tuple4<Long, String, String, String>> out) {
        if (value != null && value.contains(",")) {
            String[] parts = value.split(",");
            if(parts.length==9 && parts[6].length()!=0){
                doaminFirstTime.f0 = Long.parseLong(parts[1]);
                doaminFirstTime.f1 = parts[4];
                doaminFirstTime.f2 = parts[5];
                doaminFirstTime.f3 = parts[6];
                out.collect(doaminFirstTime);
            }
        }
    }
}

 

<think>好的,我需要解决用户的问题:如何将Redis数据放入布隆过滤器并在Flink中使用。首先,我得回顾一下布隆过滤器的基本概念和它在Flink中的应用方式。根据引用[2],Flink常用状态编程或结合Redis布隆过滤器,后者适合大数据量,资源占用少但可能有误判。 接下来,用户的问题分两部分:将Redis数据存储到布隆过滤器,以及在Flink中处理。我需要明确步骤。首先,如何从Redis读取数据并载入布隆过滤器。可能需要用Redis的客户端获取数据,然后插入到布隆过滤器中。注意布隆过滤器的初始化,比如选择合适的哈希函数和位数组大小,如引用[3]中的MyBloom类,使用多个哈希函数减少冲突。 然后,在Flink中使用这个布隆过滤器进行处理。根据引用[2],Flink可以通过RichFlatMapFunction访问外部资源,比如Redis。这里可能需要将布隆过滤器作为Flink的一个状态,或者在每个任务节点初始化时加载布隆过滤器。需要考虑到分布式环境下的问题,比如每个并行的任务实例是否需要独立的布隆过滤器实例,或者共享一个。如果是共享,可能需要使用Redis作为存储,但可能引入网络延迟。或者每个实例在初始化时从Redis加载数据到本地布隆过滤器中,这样处理时本地判断,但需要定期更新。 还需要注意数据同步的问题,当Redis中的数据更新时,如何让Flink中的布隆过滤器及时更新。可能需要定时任务从Redis拉取新数据,并更新布隆过滤器。或者使用发布-订阅机制,当Redis数据变化时通知Flink任务更新。 另外,代码示例部分需要展示如何读取Redis数据布隆过滤器,并在Flink中使用。例如,在Flink的RichFlatMapFunction的open方法中初始化布隆过滤器,连接Redis获取数据,插入到过滤器中。然后在处理每条数据时,检查是否存在于过滤器中,决定是否保留或过滤。 可能的问题包括:布隆过滤器的误判处理,如何减少误判率;分布式环境下如何高效同步数据;性能优化,比如使用连接池访问Redis,避免频繁连接断开。同时,需要考虑容错,如果Flink任务失败启,如何新加载布隆过滤器数据。 总结步骤:1. 从Redis读取数据布隆过滤器;2. 在Flink任务中初始化并使用该过滤器进行;3. 处理数据同步和更新。需要结合引用中的代码示例,如MyBloom类,并展示如何在Flink中集成。</think>### 如何将 Redis 数据存储到布隆过滤器并在 Flink 中处理? #### 一、将 Redis 数据加载到布隆过滤器 1. **初始化布隆过滤器** 使用自定义的布隆过滤器类(如引用[3]中的 `MyBloom`),需指定容量并实现哈希函数。例如: ```scala class MyBloom(size: Long) extends Serializable { private val cap = if (size > 0) size else 1 << 27 def hash(value: String, seed: Int): Long = { var result = 0L for (i <- 0 until value.length) { result = result * seed + value.charAt(i) } result & (cap - 1) } } ``` 2. **从 Redis 读取数据并填充布隆过滤器** - 使用 Redis 客户端(如 Jedis)读取目标数据(例如黑名单、特征值)。 - 遍历数据并通过多个哈希函数将值映射到位数组中。 **示例代码(Scala)**: ```scala val bloom = new MyBloom(1 << 27) // 初始化布隆过滤器 val jedis = new Jedis("redis-host", 6379) val redisData = jedis.smembers("target_key") // 假设数据存储在Set中 redisData.forEach { value => (1 to 5).foreach { seed => // 使用5个不同种子模拟多个哈希函数 val position = bloom.hash(value, seed) // 将位数组对应位置标记为1(需实现位数组存储,如使用Redis Bitmap) jedis.setbit("bloom_filter", position, true) } } ``` #### 二、在 Flink 中集成布隆过滤器 1. **在 Flink 任务中访问布隆过滤器** 使用 `RichFlatMapFunction` 在 `open` 方法中初始化布隆过滤器Redis 连接,**避免每条数据复创建连接**[^2]。 **示例代码(Scala)**: ```scala class BloomFilterProcessor extends RichFlatMapFunction[String, String] { var jedis: Jedis = _ var bloom: MyBloom = _ override def open(parameters: Configuration): Unit = { jedis = new Jedis("redis-host", 6379) bloom = new MyBloom(1 << 27) } override def flatMap(input: String, out: Collector[String]): Unit = { val exist = (1 to 5).forall { seed => val pos = bloom.hash(input, seed) jedis.getbit("bloom_filter", pos) == 1 } if (!exist) out.collect(input) // 未命中则保留(允许小概率误判) } override def close(): Unit = jedis.close() } ``` 2. **处理数据流** 将上述逻辑嵌入 Flink 流处理流程中: ```scala val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment env.addSource(new FlinkKafkaConsumer(...)) .flatMap(new BloomFilterProcessor()) .addSink(...) env.execute("BloomFilterDemo") ``` #### 三、优化与注意事项 1. **降低误判率** - 增大布隆过滤器容量(`cap`)或增加哈希函数数量(需权衡性能)。 - 公式:误判率 $p \approx (1 - e^{-kn/m})^k$,其中 $m$ 为位数,$k$ 为哈希函数数,$n$ 为元素数量[^1]。 2. **数据同步更新** - **定时刷新**:通过 `ProcessFunction` 定期从 Redis 新加载最新数据。 - **事件驱动**:使用 Redis 的发布-订阅功能,在数据变更时触发 Flink 更新布隆过滤器。 3. **状态后端选择** 若需持久化布隆过滤器状态,可配置 RocksDB 作为状态后端(适合超大规模数据)[^2]。 4. **性能调优** - 使用 Redis 连接池减少网络开销。 - 对位数组操作改用 `pipelining` 或 `Lua脚本` 批量执行。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值