Flink的Use Case及项目创建

一、Flink的Use Case:

       1、Event-driven Applications事件驱动

(1)传统驱动:当事件发生时,处理数据,在必要时触发trigger作出相应的行为。

(2)事件驱动:当事件发生时,将事件存储在消息队列中,每次处理消息队列中的数据,Flink应用不断消费消息队列中的数据。每隔一段时间往持续存储器中存储数据(异步),处理数据,在必要时触发trigger作出相应的行为或者将事件再次存入消息队列中。

       例:欺诈检测、异常检测、、基于规则的告警、业务流程监控、Web应用程序(社交网络)——用CEP(复杂事件处理)解决。

 

       2、Data Analytics Applications分析

(1)批处理分析:将实时数据存储在数据库中,Flink应用在一段时间后进行批处理,经过处理后可以存到数据库中或发布在report中。

(2)流式分析:将上游实时数据先写入消息队列中,处理后不断更新到数据库中,以便Dashboard实时呈现。

 

       3、Data Pipeline Applications管道式ETL

              ETL:抽取、转换和加载

(1)周期性ETL:周期性地启动一个job,读数据库,简单处理后放入分布式数据仓库中。

(2)流式ETL:周期性地启动一个job,同样读数据库,在计算之后写入消息队列或者分布式数据仓库中。

 

二、生成Flink项目

1、通过Maven骨架创建:

$ mvn archetype:generate                               \

      -DarchetypeGroupId=org.apache.flink              \

      -DarchetypeArtifactId=flink-quickstart-java      \

      -DarchetypeVersion=1.9.0

2、通过Git创建:

$ curl https://flink.apache.org/q/quickstart.sh | bash -s 1.9.0

<think>我们正在设计一个基于事件选择模型的双协议TCPUDP)服务器。事件选择模型(如select)可以同时监控多个套接字的事件。对于TCP,我们使用监听套接字接受连接,然后使用连接套接字通信;对于UDP,我们只需要一个套接字来接收发送数据报。 设计要点: 1. 初始化WSA(Windows Sockets API) 2. 创建TCP监听套接字UDP套接字,并分别绑定到指定端口(注意:TCPUDP的端口可以相同,因为它们属于不同的协议) 3. 将TCP监听套接字UDP套接字加入select的可读集合(以便监听连接请求UDP数据到达) 4. 进入循环,调用select等待事件发生 5. 当select返回时,检查每个套接字: - 如果TCP监听套接字有事件,则接受新连接,并将新连接套接字加入select集合 - 如果UDP套接字有事件,则接收数据报,并根据需要处理并回复 - 如果TCP连接套接字有事件,则读取数据,并根据需要回复 注意:由于UDP是无连接的,所以同一个UDP套接字可以接收所有客户端的数据报,并且发送时需要使用sendto指定客户端地址。 以下是代码框架: 步骤: 1. 初始化WSA 2. 创建TCP监听套接字,绑定,监听 3. 创建UDP套接字,绑定 4. 创建fd_set集合,并将TCP监听套接字UDP套接字加入 5. 循环中调用select 6. 处理事件 注意:为了简化,我们假设TCPUDP使用不同的端口(也可以相同,但这里我们使用相同端口以简化客户端连接),但实际上TCPUDP端口独立,所以可以绑定相同端口号。 代码结构: 由于用户之前有UDP启动函数,我们将调整为一个完整的服务器。 我们假设: TCP端口:7209 UDP端口:7210 但注意:在同一个程序中,我们可以同时绑定TCPUDP到不同的端口(或者相同端口号,因为协议不同,所以不冲突)。 代码实现: 注意:Windows下使用select模型,该模型可以同时处理TCPUDP。 我们将创建一个函数来启动双协议服务器,并进入事件循环。 由于代码较长,我们分步骤编写。 </think>### 基于事件选择模型的双协议服务器实现 以下是基于事件选择模型(Select Model)的TCP/UDP双协议服务器代码重写方案。代码采用Windows Socket API实现,同时处理TCP流式传输UDP数据报传输,使用`select()`函数实现高效I/O复用[^1]。 ```cpp #include <winsock2.h> #include <ws2tcpip.h> #include <iostream> #include <vector> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") #define TCP_PORT 7209 #define UDP_PORT 7210 #define MAX_CLIENTS 64 #define BUFFER_SIZE 4096 // 初始化双协议服务器 void start_dual_protocol_server() { WSADATA wsa; if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsa) != 0) { std::cerr << "WSAStartup failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; return; } // === TCP服务器初始化 === SOCKET tcp_listen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if (tcp_listen == INVALID_SOCKET) { std::cerr << "TCP socket failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; WSACleanup(); return; } sockaddr_in tcp_addr = {0}; tcp_addr.sin_family = AF_INET; tcp_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); tcp_addr.sin_port = htons(TCP_PORT); if (bind(tcp_listen, (sockaddr*)&tcp_addr, sizeof(tcp_addr)) == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "TCP bind failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; closesocket(tcp_listen); WSACleanup(); return; } if (listen(tcp_listen, SOMAXCONN) == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "TCP listen failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; closesocket(tcp_listen); WSACleanup(); return; } // === UDP服务器初始化 === SOCKET udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); if (udp_socket == INVALID_SOCKET) { std::cerr << "UDP socket failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; closesocket(tcp_listen); WSACleanup(); return; } sockaddr_in udp_addr = {0}; udp_addr.sin_family = AF_INET; udp_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); udp_addr.sin_port = htons(UDP_PORT); if (bind(udp_socket, (sockaddr*)&udp_addr, sizeof(udp_addr)) == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "UDP bind failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; closesocket(tcp_listen); closesocket(udp_socket); WSACleanup(); return; } // === 事件选择主循环 === fd_set readfds; std::vector<SOCKET> client_sockets{tcp_listen, udp_socket}; char buffer[BUFFER_SIZE]; std::cout << "Dual-protocol server running on:\n" << "TCP port: " << TCP_PORT << "\n" << "UDP port: " << UDP_PORT << std::endl; while (true) { // 设置文件描述符集合 FD_ZERO(&readfds); SOCKET max_fd = 0; for (SOCKET s : client_sockets) { FD_SET(s, &readfds); if (s > max_fd) max_fd = s; } // 等待事件发生(无超时限制) int activity = select(max_fd + 1, &readfds, nullptr, nullptr, nullptr); if (activity == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "select error: " << WSAGetLastError() << std::endl; break; } // === 处理TCP连接请求 === if (FD_ISSET(tcp_listen, &readfds)) { sockaddr_in client_addr; int addr_len = sizeof(client_addr); SOCKET new_socket = accept(tcp_listen, (sockaddr*)&client_addr, &addr_len); if (new_socket == INVALID_SOCKET) { std::cerr << "accept failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; } else if (client_sockets.size() < MAX_CLIENTS) { // 添加新TCP客户端 client_sockets.push_back(new_socket); char ip[INET_ADDRSTRLEN]; inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, ip, INET_ADDRSTRLEN); std::cout << "New TCP client: " << ip << ":" << ntohs(client_addr.sin_port) << std::endl; } else { closesocket(new_socket); std::cout << "Max clients reached. Connection closed." << std::endl; } } // === 处理UDP数据报 === if (FD_ISSET(udp_socket, &readfds)) { sockaddr_in client_addr; int addr_len = sizeof(client_addr); int recv_len = recvfrom(udp_socket, buffer, BUFFER_SIZE, 0, (sockaddr*)&client_addr, &addr_len); if (recv_len == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "UDP recvfrom error: " << WSAGetLastError() << std::endl; } else { // 处理UDP数据(示例:原样返回) sendto(udp_socket, buffer, recv_len, 0, (sockaddr*)&client_addr, addr_len); } } // === 处理TCP客户端数据 === for (auto it = client_sockets.begin() + 2; it != client_sockets.end(); ) { SOCKET s = *it; if (FD_ISSET(s, &readfds)) { int recv_len = recv(s, buffer, BUFFER_SIZE, 0); if (recv_len <= 0) { // 连接关闭或错误 closesocket(s); it = client_sockets.erase(it); continue; } // 处理TCP数据(示例:原样返回) send(s, buffer, recv_len, 0); } ++it; } } // 清理资源 for (SOCKET s : client_sockets) closesocket(s); WSACleanup(); } int main() { start_dual_protocol_server(); return 0; } ``` ### 关键设计与数学原理 1. **协议效率模型** 服务器吞吐量$T$由事件处理效率决定: $$ T = \frac{N_{\text{events}}}{\Delta t_{\text{processing}}} \times R_{\text{success}} $$ 其中$N_{\text{events}}$是单位时间事件数,$\Delta t_{\text{processing}}$是平均处理延时,$R_{\text{success}}$是成功率[^2]。 2. **select模型时间复杂度** 对于$n$个套接字的扫描时间复杂度为: $$ O(n) \quad \text{per} \quad \text{event loop} $$ 相比轮询$O(n^2)$显著提升效率[^5]。 3. **双协议处理矩阵** | 协议 | 连接管理 | 数据处理模式 | 适用场景[^2] | |------|-------------------|--------------------|---------------------| | TCP | 面向连接/状态维护 | 流式可靠传输 | 文件传输、远程调用 | | UDP | 无连接/无状态 | 数据报尽力交付 | 实时视频、在线游戏 | ### 使用说明 1. **启动服务器** ```bash ./server # 输出示例: # Dual-protocol server running on: # TCP port: 7209 # UDP port: 7210 ``` 2. **TCP客户端测试** ```bash telnet localhost 7209 ``` 3. **UDP客户端测试** ```python import socket sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) sock.sendto(b"Test UDP", ('localhost', 7210)) print(sock.recvfrom(1024)) ``` ### 性能优化建议 1. **设置套接字非阻塞模式** ```cpp u_long mode = 1; ioctlsocket(socket, FIONBIO, &mode); ``` 避免单客户端阻塞整个服务[^1]。 2. **增加发送/接收缓冲区** ```cpp int buf_size = 1024 * 1024; // 1MB setsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (char*)&buf_size, sizeof(buf_size)); setsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, (char*)&buf_size, sizeof(buf_size)); ``` 提升高吞吐场景性能[^3]。 3. **协议加速配置** 对实时性要求高的UDP应用,启用KCP加速: ```cpp ikcp_nodelay(kcp, 1, 10, 2, 1); // 开启快速模式[^3] ```
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