大数据 hadoop kafka 分布式 hdfs 三、数仓数据同步策略

第1章实时数仓同步数据

实时数仓由Flink源源不断从Kafka当中读数据计算，所以不需要手动同步数据到实时数仓。

第2章离线数仓同步数据

2.1 用户行为数据同步

2.1.1 数据通道

用户行为数据由Flume从Kafka直接同步到HDFS，由于离线数仓采用Hive的分区表按天统计，所以目标路径要包含一层日期。具体数据流向如下图所示。

2.1.2 日志消费Flume配置概述

按照规划，该Flume需将Kafka中topic_log的数据发往HDFS。并且对每天产生的用户行为日志进行区分，将不同天的数据发往HDFS不同天的路径。

此处选择KafkaSource、FileChannel、HDFSSink。

关键配置如下：

2.1.3 日志消费Flume配置实操

1）创建Flume配置文件

在hadoop104节点的Flume的job目录下创建kafka_to_hdfs_log.conf

[atguigu@hadoop104 flume]$ vim job/kafka_to_hdfs_log.conf

2）配置文件内容如下

#定义组件

a1.sources=r1

a1.channels=c1

a1.sinks=k1

#配置source1

a1.sources.r1.type = org.apache.flume.source.kafka.KafkaSource

a1.sources.r1.batchSize = 5000

a1.sources.r1.batchDurationMillis = 2000

a1.sources.r1.kafka.bootstrap.servers = hadoop102:9092,hadoop103:9092,hadoop104:9092

a1.sources.r1.kafka.topics=topic_log

a1.sources.r1.interceptors = i1

a1.sources.r1.interceptors.i1.type = com.atguigu.gmall.flume.interceptor.TimestampInterceptor$Builder

#配置channel

a1.channels.c1.type = file

a1.channels.c1.checkpointDir = /opt/module/flume/checkpoint/behavior1

a1.channels.c1.dataDirs = /opt/module/flume/data/behavior1

a1.channels.c1.maxFileSize = 2146435071

a1.channels.c1.capacity = 1000000

a1.channels.c1.keep-alive = 6

#配置sink

a1.sinks.k1.type = hdfs

a1.sinks.k1.hdfs.path = /origin_data/gmall/log/topic_log/%Y-%m-%d

a1.sinks.k1.hdfs.filePrefix = log

a1.sinks.k1.hdfs.round = false

#解决小文件问题

#按时间输出10s

a1.sinks.k1.hdfs.rollInterval = 10

#按文件大小输出 128M

a1.sinks.k1.hdfs.rollSize = 134217728

#按行数输出这里把他关掉

a1.sinks.k1.hdfs.rollCount = 0

#控制输出文件类型

a1.sinks.k1.hdfs.fileType = CompressedStream

a1.sinks.k1.hdfs.codeC = gzip

#组装

a1.sources.r1.channels = c1

a1.sinks.k1.channel = c1

注：配置优化

1）FileChannel优化

通过配置dataDirs指向多个路径，每个路径对应不同的硬盘，增大Flume吞吐量。

官方说明如下：

Comma separated list of directories for storing log files. Using multiple directories on separate disks can improve file channel peformance

checkpointDir和backupCheckpointDir也尽量配置在不同硬盘对应的目录中，保证checkpoint坏掉后，可以快速使用backupCheckpointDir恢复数据

2）HDFS Sink优化

（1）HDFS存入大量小文件，有什么影响？

元数据层面：每个小文件都有一份元数据，其中包括文件路径，文件名，所有者，所属组，权限，创建时间等，这些信息都保存在Namenode内存中。所以小文件过多，会占用Namenode服务器大量内存，影响Namenode性能和使用寿命

计算层面：默认情况下MR会对每个小文件启用一个Map任务计算，非常影响计算性能。同时也影响磁盘寻址时间。

（2）HDFS小文件处理

官方默认的这三个参数配置写入HDFS后会产生小文件，hdfs.rollInterval、hdfs.rollSize、hdfs.rollCount

基于以上hdfs.rollInterval=3600，hdfs.rollSize=134217728，hdfs.rollCount =0几个参数综合作用，效果如下：

（1）文件在达到128M时会滚动生成新文件

（2）文件创建超3600秒时会滚动生成新文件

3）编写Flume拦截器

（1）数据漂移问题

（2）在com.atguigu.gmall.flume.interceptor包下创建TimestampInterceptor类

package com.atguigu.gmall.flume.interceptor;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;

import org.apache.flume.Context;

import org.apache.flume.Event;

import org.apache.flume.interceptor.Interceptor;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

import java.util.List;

import java.util.Map;

public class TimestampInterceptor implements Interceptor {

@Override

public void initialize() {

}

@Override

public Event intercept(Event event) {

//1、获取header和body的数据

Map headers = event.getHeaders();

String log = new String(event.getBody(), StandardCharsets.UTF_8);

//2、将body的数据类型转成jsonObject类型（方便获取数据）

JSONObject jsonObject = JSONObject.parseObject(log);

//3、header中timestamp时间字段替换成日志生成的时间戳（解决数据漂移问题）

String ts = jsonObject.getString("ts");

headers.put("timestamp", ts);

return event;

}

@Override

public List intercept(List list) {

for (Event event : list) {

intercept(event);

}

return list;

}

@Override

public void close() {

}

public static class Builder implements Interceptor.Builder {

@Override

public Interceptor build() {

return new TimestampInterceptor();

}

@Override

public void configure(Context context) {

}

（3）重新打包

（4）需要先将打好的包放入到hadoop104的/opt/module/flume/lib文件夹下面。

2.1.4 日志消费Flume测试

1）启动Zookeeper、Kafka集群

2）启动日志采集Flume

[atguigu@hadoop102 ~]$ f1.sh start

3）启动hadoop104的日志消费Flume

[atguigu@hadoop104 flume]$ bin/flume-ng agent -n a1 -c conf/ -f job/kafka_to_hdfs_log.conf -Dflume.root.logger=info,console

4）生成模拟数据

[atguigu@hadoop102 ~]$ lg.sh

5）观察HDFS是否出现数据

2.1.5 日志消费Flume启停脚本

若上述测试通过，为方便，此处创建一个Flume的启停脚本。

1）在hadoop102节点的/home/atguigu/bin目录下创建脚本f2.sh

[atguigu@hadoop102 bin]$ vim f2.sh

在脚本中填写如下内容

#!/bin/bash

case $1 in

"start")

echo " --------启动 hadoop104 日志数据flume-------"

ssh hadoop104 "nohup /opt/module/flume/bin/flume-ng agent -n a1 -c /opt/module/flume/conf -f /opt/module/flume/job/kafka_to_hdfs_log.conf >/dev/null 2>&1 &"

;;

"stop")

echo " --------停止 hadoop104 日志数据flume-------"

ssh hadoop104 "ps -ef | grep kafka_to_hdfs_log | grep -v grep |awk '{print \$2}' | xargs -n1 kill"

;;

esac

2）增加脚本执行权限

[atguigu@hadoop102 bin]$ chmod 777 f2.sh

3）f2启动

[atguigu@hadoop102 module]$ f2.sh start

4）f2停止

[atguigu@hadoop102 module]$ f2.sh stop

2.2 业务数据同步

2.2.1 数据同步策略概述

业务数据是数据仓库的重要数据来源，我们需要每日定时从业务数据库中抽取数据，传输到数据仓库中，之后再对数据进行分析统计。

为保证统计结果的正确性，需要保证数据仓库中的数据与业务数据库是同步的，离线数仓的计算周期通常为天，所以数据同步周期也通常为天，即每天同步一次即可。

数据的同步策略有全量同步和增量同步。

全量同步，就是每天都将业务数据库中的全部数据同步一份到数据仓库，这是保证两侧数据同步的最简单的方式。

增量同步，就是每天只将业务数据中的新增及变化数据同步到数据仓库。采用每日增量同步的表，通常需要在首日先进行一次全量同步。

2.2.2 数据同步策略选择

两种策略都能保证数据仓库和业务数据库的数据同步，那应该如何选择呢？下面对两种策略进行简要对比。

同步策略优点缺点全量同步逻辑简单在某些情况下效率较低。例如某张表数据量较大，但是每天数据的变化比例很低，若对其采用每日全量同步，则会重复同步和存储大量相同的数据。增量同步效率高，无需同步和存储重复数据逻辑复杂，需要将每日的新增及变化数据同原来的数据进行整合，才能使用

根据上述对比，可以得出以下结论：

通常情况，业务表数据量比较大，优先考虑增量，数据量比较小，优先考虑全量；具体选择由数仓模型决定，此处暂不详解。

下图为各表同步策略：

2.2.3 数据同步工具概述

数据同步工具种类繁多，大致可分为两类，一类是以DataX、Sqoop为代表的基于Select查询的离线、批量同步工具，另一类是以Maxwell、Canal为代表的基于数据库数据变更日志（例如MySQL的binlog，其会实时记录所有的insert、update以及delete操作）的实时流式同步工具。

全量同步通常使用DataX、Sqoop等基于查询的离线同步工具。而增量同步既可以使用DataX、Sqoop等工具，也可使用Maxwell、Canal等工具，下面对增量同步不同方案进行简要对比。

增量同步方案DataX/SqoopMaxwell/Canal对数据库的要求原理是基于查询，故若想通过select查询获取新增及变化数据，就要求数据表中存在create_time、update_time等字段，然后根据这些字段获取变更数据。要求数据库记录变更操作，例如MySQL需开启binlog。数据的中间状态由于是离线批量同步，故若一条数据在一天中变化多次，该方案只能获取最后一个状态，中间状态无法获取。由于是实时获取所有的数据变更操作，所以可以获取变更数据的所有中间状态。

本项目中，全量同步采用DataX，增量同步采用Maxwell。

2.2.5 全量表数据同步

2.2.5.1 数据同步工具DataX部署

详情看前面datax安装教程

2.2.5.2 数据通道

全量表数据由DataX从MySQL业务数据库直接同步到HDFS，具体数据流向如下图所示。

2.2.5.3 DataX配置文件

我们需要为每张全量表编写一个DataX的json配置文件，此处以activity_info为例，配置文件内容如下：

{

"job": {

"content": [

{

"reader": {

"name": "mysqlreader",

"parameter": {

"column": [

"id",

"activity_name",

"activity_type",

"activity_desc",

"start_time",

"end_time",

"create_time"

"connection": [

{

"jdbcUrl": [

"jdbc:mysql://hadoop102:3306/gmall"

"table": [

"activity_info"

]

}

"password": "000000",

"splitPk": "",

"username": "root"

}

"writer": {

"name": "hdfswriter",

"parameter": {

"column": [

{

"name": "id",

"type": "bigint"

{

"name": "activity_name",

"type": "string"

{

"name": "activity_type",

"type": "string"

{

"name": "activity_desc",

"type": "string"

{

"name": "start_time",

"type": "string"

{

"name": "end_time",

"type": "string"

{

"name": "create_time",

"type": "string"

}

"compress": "gzip",

"defaultFS": "hdfs://hadoop102:8020",

"fieldDelimiter": "\t",

"fileName": "activity_info",

"fileType": "text",

"path": "${targetdir}",

"writeMode": "append"

}

"setting": {

"speed": {

"channel": 1

}

注：由于目标路径包含一层日期，用于对不同天的数据加以区分，故path参数并未写死，需在提交任务时通过参数动态传入，参数名称为targetdir。

2.2.5.4 DataX配置文件生成脚本

方便起见，此处提供了DataX配置文件批量生成脚本，脚本内容及使用方式如下。

1）在~/bin目录下创建gen_import_config.py脚本

# [atguigu@hadoop102 bin]$ vim ~/bin/gen_import_config.py

# 脚本内容如下

# ecoding=utf-8

import json

import getopt

import os

import sys

import MySQLdb

#MySQL相关配置，需根据实际情况作出修改

mysql_host = "hadoop102"

mysql_port = "3306"

mysql_user = "root"

mysql_passwd = "000000"

#HDFS NameNode相关配置，需根据实际情况作出修改

hdfs_nn_host = "hadoop102"

hdfs_nn_port = "8020"

#生成配置文件的目标路径，可根据实际情况作出修改

output_path = "/opt/module/datax/job/import"

def get_connection():

return MySQLdb.connect(host=mysql_host, port=int(mysql_port), user=mysql_user, passwd=mysql_passwd)

def get_mysql_meta(database, table):

connection = get_connection()

cursor = connection.cursor()

sql = "SELECT COLUMN_NAME,DATA_TYPE from information_schema.COLUMNS WHERE TABLE_SCHEMA=%s AND TABLE_NAME=%s ORDER BY ORDINAL_POSITION"

cursor.execute(sql, [database, table])

fetchall = cursor.fetchall()

cursor.close()

connection.close()

return fetchall

def get_mysql_columns(database, table):

return map(lambda x: x[0], get_mysql_meta(database, table))

def get_hive_columns(database, table):

def type_mapping(mysql_type):

mappings = {

"bigint": "bigint",

"int": "bigint",

"smallint": "bigint",

"tinyint": "bigint",

"decimal": "string",

"double": "double",

"float": "float",

"binary": "string",

"char": "string",

"varchar": "string",

"datetime": "string",

"time": "string",

"timestamp": "string",

"date": "string",

"text": "string"

}

return mappings[mysql_type]

meta = get_mysql_meta(database, table)

return map(lambda x: {"name": x[0], "type": type_mapping(x[1].lower())}, meta)

def generate_json(source_database, source_table):

job = {

"job": {

"setting": {

"speed": {

"channel": 3

"errorLimit": {

"record": 0,

"percentage": 0.02

}

"content": [{

"reader": {

"name": "mysqlreader",

"parameter": {

"username": mysql_user,

"password": mysql_passwd,

"column": get_mysql_columns(source_database, source_table),

"splitPk": "",

"connection": [{

"table": [source_table],

"jdbcUrl": ["jdbc:mysql://" + mysql_host + ":" + mysql_port + "/" + source_database]

}]

}

"writer": {

"name": "hdfswriter",

"parameter": {

"defaultFS": "hdfs://" + hdfs_nn_host + ":" + hdfs_nn_port,

"fileType": "text",

"path": "${targetdir}",

"fileName": source_table,

"column": get_hive_columns(source_database, source_table),

"writeMode": "append",

"fieldDelimiter": "\t",

"compress": "gzip"

}

}]

}

if not os.path.exists(output_path):

os.makedirs(output_path)

with open(os.path.join(output_path, ".".join([source_database, source_table, "json"])), "w") as f:

json.dump(job, f)

def main(args):

source_database = ""

source_table = ""

options, arguments = getopt.getopt(args, '-d:-t:', ['sourcedb=', 'sourcetbl='])

for opt_name, opt_value in options:

if opt_name in ('-d', '--sourcedb'):

source_database = opt_value

if opt_name in ('-t', '--sourcetbl'):

source_table = opt_value

generate_json(source_database, source_table)

if __name__ == '__main__':

main(sys.argv[1:])

注：

（1）安装Python Mysql驱动

由于需要使用Python访问Mysql数据库，故需安装驱动，先下载MySQL-python在以下网址：

https://pypi.org/project/MySQL-python/1.2.5/#modal-close

下载好了之后在解压，执行如下命令：

Sudo python setup.py build

如果出现错误说：

找不到mysql_config,所以也查找不到。原因是缺少了 mysql相关支持。

mysql_config是来自于 mysql-devel网上的说法是同时安装python-devel，如果你没有安装的话一起安装.

yum install python-devel -y

在MySQL官网下载安装包解压找到mysql-devel上传进行安装：

sudo rpm -ivh mysql-community-devel-5.7.28-1.el7.x86_64.rpm

最后执行这个命令就安装成功了！！！

sudo python setup.py install

（2）脚本使用说明

python gen_import_config.py -d database -t table

通过-d传入数据库名，-t传入表名，执行上述命令即可生成该表的DataX同步配置文件。

2）在~/bin目录下创建gen_import_config.sh脚本

[atguigu@hadoop102 bin]$ vim ~/bin/gen_import_config.sh

脚本内容如下

#!/bin/bash

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t activity_info

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t activity_rule

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t base_category1

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t base_category2

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t base_category3

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t base_dic

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t base_province

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t base_region

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t base_trademark

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t cart_info

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t coupon_info

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t sku_attr_value

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t sku_info

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t sku_sale_attr_value

python ~/bin/gen_import_config.py -d gmall -t spu_info

3）为gen_import_config.sh脚本增加执行权限

[atguigu@hadoop102 bin]$ chmod 777 ~/bin/gen_import_config.sh

4）执行gen_import_config.sh脚本，生成配置文件

[atguigu@hadoop102 bin]$ gen_import_config.sh

5）观察生成的配置文件

[atguigu@hadoop102 bin]$ ll /opt/module/datax/job/import/

总用量 60

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 957 10月 15 22:17 gmall.activity_info.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 1049 10月 15 22:17 gmall.activity_rule.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 651 10月 15 22:17 gmall.base_category1.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 711 10月 15 22:17 gmall.base_category2.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 711 10月 15 22:17 gmall.base_category3.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 835 10月 15 22:17 gmall.base_dic.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 865 10月 15 22:17 gmall.base_province.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 659 10月 15 22:17 gmall.base_region.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 709 10月 15 22:17 gmall.base_trademark.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 1301 10月 15 22:17 gmall.cart_info.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 1545 10月 15 22:17 gmall.coupon_info.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 867 10月 15 22:17 gmall.sku_attr_value.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 1121 10月 15 22:17 gmall.sku_info.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 985 10月 15 22:17 gmall.sku_sale_attr_value.json

-rw-rw-r-- 1 atguigu atguigu 811 10月 15 22:17 gmall.spu_info.json

2.2.5.5 测试生成的DataX配置文件

以activity_info为例，测试用脚本生成的配置文件是否可用。

1）创建目标路径

由于DataX同步任务要求目标路径提前存在，故需手动创建路径，当前activity_info表的目标路径应为/origin_data/gmall/db/activity_info_full/2020-06-14。

[atguigu@hadoop102 bin]$ hadoop fs -mkdir /origin_data/gmall/db/activity_info_full/2020-06-14

2）执行DataX同步命令

[atguigu@hadoop102 bin]$ python /opt/module/datax/bin/datax.py -p"-Dtargetdir=/origin_data/gmall/db/activity_info_full/2020-06-14" /opt/module/datax/job/import/gmall.activity_info.json

3）观察同步结果

观察HFDS目标路径是否出现数据。

2.2.5.6 全量表数据同步脚本

为方便使用以及后续的任务调度，此处编写一个全量表数据同步脚本。

1）在~/bin目录创建mysql_to_hdfs_full.sh

[atguigu@hadoop102 bin]$ vim ~/bin/mysql_to_hdfs_full.sh

# 脚本内容如下

#!/bin/bash

DATAX_HOME=/opt/module/datax

# 如果传入日期则do_date等于传入的日期，否则等于前一天日期

if [ -n "$2" ] ;then

do_date=$2

else

do_date=`date -d "-1 day" +%F`

#处理目标路径，此处的处理逻辑是，如果目标路径不存在，则创建；若存在，则清空，目的是保证同步任务可重复执行

handle_targetdir() {

hadoop fs -test -e $1

if [[ $? -eq 1 ]]; then

echo "路径$1不存在，正在创建......"

hadoop fs -mkdir -p $1

else

echo "路径$1已经存在"

fs_count=$(hadoop fs -count $1)

content_size=$(echo $fs_count | awk '{print $3}')

if [[ $content_size -eq 0 ]]; then

echo "路径$1为空"

else

echo "路径$1不为空，正在清空......"

hadoop fs -rm -r -f $1/*

}

#数据同步

import_data() {

datax_config=$1

target_dir=$2

handle_targetdir $target_dir

python $DATAX_HOME/bin/datax.py -p"-Dtargetdir=$target_dir" $datax_config

}

case $1 in

"activity_info")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.activity_info.json /origin_data/gmall/db/activity_info_full/$do_date

;;

"activity_rule")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.activity_rule.json /origin_data/gmall/db/activity_rule_full/$do_date

;;

"base_category1")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.base_category1.json /origin_data/gmall/db/base_category1_full/$do_date

;;

"base_category2")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.base_category2.json /origin_data/gmall/db/base_category2_full/$do_date

;;

"base_category3")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.base_category3.json /origin_data/gmall/db/base_category3_full/$do_date

;;

"base_dic")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.base_dic.json /origin_data/gmall/db/base_dic_full/$do_date

;;

"base_province")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.base_province.json /origin_data/gmall/db/base_province_full/$do_date

;;

"base_region")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.base_region.json /origin_data/gmall/db/base_region_full/$do_date

;;

"base_trademark")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.base_trademark.json /origin_data/gmall/db/base_trademark_full/$do_date

;;

"cart_info")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.cart_info.json /origin_data/gmall/db/cart_info_full/$do_date

;;

"coupon_info")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.coupon_info.json /origin_data/gmall/db/coupon_info_full/$do_date

;;

"sku_attr_value")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.sku_attr_value.json /origin_data/gmall/db/sku_attr_value_full/$do_date

;;

"sku_info")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.sku_info.json /origin_data/gmall/db/sku_info_full/$do_date

;;

"sku_sale_attr_value")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.sku_sale_attr_value.json /origin_data/gmall/db/sku_sale_attr_value_full/$do_date

;;

"spu_info")

import_data /opt/module/datax/job/import/gmall.spu_info.json /origin_data/gmall/db/spu_info_full/$do_date

;;

"all")