英语流利说基础数据平台
随着大数据产品的日益成熟与稳定，如今不少互联网公司在数据产品所投入的运维工作已经越来越少，另外，加上国内云服务的不断普及，建立一套自己的大数据基础平台的成本也将变的更低。本文将向大家简要介绍流利说是怎样基于 AWS（Amazon Web Services）服务构建自己的大数据平台。
数据平台架构
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存储系统 - 从 HDFS 到 S3
从架构图中，可以看出，我们选用了 Amazon 的 S3 作为整个平台的存储层，这使得我们在整个平台的任何一处地方都可以很轻松的获取数据，而作为同一类别的产品 Hadoop HDFS，我们对于它的定位，则是辅助 MapReduce / Yarn 的运行，其本身不存储任何 Job 的最终数据。当然我们确实有一段时间，所有的 ETL 数据存储到 HDFS，但后来我们发现其不利于集群的扩展。比如集群在做伸缩性扩展时，DataNode 节点需要退役，移动数据的成本太大，造成扩展集群的时间太长。
而另外一个重要的因素在于，我们基于 S3，在其上构建了数个 EMR（Amazon Elastic MapReduce）集群，而这些集群之间是相互独立的，这样我们可以基于 S3 和 EMR 做到存储层面的共享，而在计算资源层面做到隔离。
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计算资源 – EMR
Amazon EMR 在于我们可以很方便并快速的构建一个基于 Hadoop，Spark，Hive等大数据产品的计算集群，如果不是需要长久服役，我们可以在其所有 Job 完成之后，销毁集群，而并不影响数据的持久化，因为所有的数据都保存在 S3。事实上，我们每天的 ETL Job 正以 T+1 的方式使用这一类型的集群，当所有 Job 完成之后，调度系统会立即销毁集群（下文会讲到我们是如何管理并使用集群的）。
另外一点，对于集群上的任务，他们的特点可能都不太一样，比如推荐和算法业务可能对集群的计算能力要求较高，而 ETL 类型的任务，可能又对存储或内存要求较高。因此我们在构建集群之前，可以通过指定机型来达到这样的效果，并在后期任务节点上做到伸缩性扩展。
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服务发布 – Consul
纵向来看，平台的所有节点在启动之初都会向 Consul 注册自己，如果是 EMR 类型的节点，其本身作为一种计算服务， Master 节点会向 Consul 发布一个新的服务， 因此后期我们在向集群提交任务时，实际上并不需要指定集群地址，而只需要告诉 Execution Service（任务与集群管理服务），我需要一个可以作为推荐系统的集群即可。
后面，我们会讲到流利说的 Execution Service ，它是一个 Master/Slave 架构类型的系统，因此单点的 Master 并不能保证HA（高可用性）。事实上该系统在构建之初，也会向 Consul 发布服务，所以调度系统在向 Execution Service 提交任务时，并不需要指定 Master 节点。
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任务与EMR集群管理系统 - Execution Service
Execution Service（以下称为ES）用来管理EMR集群的创建，扩容，以及销毁，另外还负责每天流利说所有调度任务的提交，执行，以及结果的反馈。 目前ES支持的任务类型包括 Bash，HQL（Hive SQL Script），以及 Spark。所有对集群的操作，以及提交的任务，我们统一维护到 MySQL 中。
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Airflow
流利说目前所有的 ETL 任务都是通过 Airflow 来调度的，并且 Airflow Task 之间的依赖性可通过 Python 来定义，这使得我们的学习以及维护成本更低。ETL 的基本流程是，我们通过数据同步工具，把数据以 T+1 的方式从 MongoDB / Redis Dump 到 S3，并且在此过程中，同样会把表的结构同步到 S3，然后利用最新的表结构和数据，在 Hive 中建立相对应的库和表。对于原始数据，一般数据最初以 Json 的格式保存到一个名为 raw_data 的库中，在后续的 ETL Job 中，我们会对 raw_data 库中的表进行清洗，计算以及转换，最终数据以 ORC 或是 Parquet 的方式保存到 Prod 的库中。 另外，Airflow的调度同样承担每天集群的构建工作，整个生命周期类似 Start -> CreateCluster -> Jobs submission --> TerminateCluster --> End.
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数据查询工具 - Presto
Hive 在批处理上表现不错，但在交互式查询上，可能一个很小的查询就需要几十秒甚至数分钟； 因此对于这类查询，我们引入了 Presto，并且其依赖的数据源仍然在 S3 上。我们对Presto 维护了自己的分支，并且开发了 Presto UI 供数据分析人员使用。流利说是一家以数据驱动产品的公司，数据分析师以及产品经理，甚至销售每天会有若干的查询需要立即得到结果。除了基于 Presto，它需要拥有比较友好的UI，以及考虑到人员变动，我们需要做更严格的权限控制。另外，对于大量编写 SQL 的数据分析师，我们在 Sublime 上做了 Presto 插件，这使得在编写脚本时，天然拥有了高亮显示，字符提示等优势，当你完成脚本编写后，可以通过 Command + E 来执行你在 Sublime 中所选择的查询语句。
Execution Service 系统架构
ES 由一个 Master 和多个 Executor 节点组成，其支持单机与集群两种运行模式。Master 节点主要负责任务状态的管理工作，并把任务的元数据保存至数据库，而任务的执行脚本以及第三方所依赖的包，会打包上传到 S3（如果是单机模式，并不会上传 S3，而是保存至本地的 Job 目录下）。所有的 Executor 会从数据库中不断拉取待执行的任务，Executor 之间采用抢占式设计，这里如果某一个 Executor 抢到可以运行的任务，并会更新其任务的状态。
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任务提交以及执行过程
我们说到任务，其中包括了启动 EMR 集群这样一种特殊操作，客户端在提交任务之前，会向 Consul 申请当前有无可用的 ES 服务，当然客户端可以手动指定 ES 集群的地址。Consul会返回当前正常服役的 ES Master 地址，接着客户端会向 Master 申请 Job ID，并把所要运行的相关脚本打包发送给 Master，如果是启动集群的任务，Master只会在 Meta 中创建一个待启动集群的一条指令；如果是 Bash / Hive / Spark 类型的任务，Master会把 Job 上传到 S3。在 Executor 成功获取任务之后，客户端会向 Executor 申请获取 Job 的日志，这是一个不断 Pull Log 的过程，而 Executor 会启动相应任务类型的Runner，来处理任务。
我们再以 Spark 的任务为例，来描述 Runner 的整个执行过程：Spark 与 Hive 两种类型的任务，他们的执行过程是一样的，而 Bash 类的任务，一般在 Executor 本机执行。在集群可用之后，客户端可以向集群提交计算任务，而在 Runner 从 Meta 中获取任务之后，Runner 随后会从 S3 下载执行的任务包到本地，并且解压。Runner 会创建提交任务的相关命令，以及任务所对应的输出流，以及错误流的文件。之后会把整个目录，以无密钥的方式，推向 EMR 集群的 Master 节点，而后 Runner 会再次以远程执行的方式，在 Master 节点提交 Hive 以及 Spark 任务。并把相应的输出，以及错误流保存到本地，此时客户端在不断轮循中获取到任务执行的实时日志。
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EMR 集群创建过程
以创建集群为例，我们来描述 Runner 的整个执行过程： 在获取到需要启动集群的指令后，Job 中最少需要包括集群的名称，启动用户的相关权限，以及 EMR 集群的 Master / Slave 的机型，以及各自的数量。当然这里还有一些 IAM 的信息。接着，Runner 以客户端提供的这些信息，开始构建集群，并不断等待集群创建完成。在构建集群的过程中，EMR 集群的状态会随之变化，一般来讲，集群状态为 waiting 时，即表示集群可用。在集群创建完成之后，我们对 EMR 集群做了必要的配置，如 Consul 的注册、Hive元数据的配置、以及 Yarn 集群的一些相关参数的调整，而这一系列步骤，我们称之为 bootstrap，它由一系列 Bash 脚本构成。 之后我们重新启动 Hive 以及 Yarn 服务。这个过程结束之后，即表示集群创建完毕，而客户端此时可以选择等待集群创建完毕，也可以立即响应退出。（这两种方式分别提供给两种场景使用，如调度系统，在创建集群时， 需要等待集群创建完成之后，再调度后面的任务）
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集群的伸缩性扩展 - Resize
在集群创建之后，或是 Job 的运行过程中，往往会根据实际情况，对集群的节点数量甚至节点类型进行微调。比如在出现意外情况时，需要修补一段很长时间的数据，往往会提升集群的计算节点（Node Manager）数量，如 ETL 类型的 Job，那么会添加内存优化的机型作为计算节点。我们把这样的过程称之为对集群的 Resize 操作，整个 Resize 可在数分钟内完成并加入集群。 而 EMR 集群本身由 Master / Core / Task 三种节点角色组成（Core 与 Task 节点的区别，是在于 Core 节点有 DataNode 进程），ES 同时支持对这三种节点的数量进行调整。 当然这样的操作，在数量上是有限制的。
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客户端（CLI）命令
为了更为直观的了解 ES，我们以 Hive Job 为例，来看一下 CLI 的命令。我们创建一个名为 hive_job 目录，然后在该目录下，创建一个名为 run_main.hql 的脚本文件，文件内容如：
show databases; use temp; show tables;
如我们想向nobody用户所属的集群，提交上述脚本，那么客户端命令可以如下这样：
bin/submit_task -d hive_job/ -t hive -u nobody -p
总结
本文简要介绍了流利说基础数据平台的核心模块，以及 Execution Service 的系统架构。目前数据平台已趋于稳定，但随着流利说每日的数据激增，除了集群的总体计算能力的扩展，我们后期更希望在集群的资源利用率方面做更多的和探索与实战。
正文到此结束
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