Flume架构以及应用介绍

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在具体介绍本文内容之前，先给大家看一下Hadoop业务的整体开发流程：

从Hadoop的业务开发流程图中可以看出，在大数据的业务处理过程中，对于数据的采集是十分重要的一步，也是不可避免的一步，从而引出我们本文的主角—Flume。本文将围绕Flume的架构、Flume的应用(日志采集)进行详细的介绍。
（一）Flume架构介绍
1、Flume的概念

flume是分布式的日志收集系统，它将各个服务器中的数据收集起来并送到指定的地方去，比如说送到图中的HDFS，简单来说flume就是收集日志的。
2、Event的概念
在这里有必要先介绍一下flume中event的相关概念：flume的核心是把数据从数据源(source)收集过来，在将收集到的数据送到指定的目的地(sink)。为了保证输送的过程一定成功，在送到目的地(sink)之前，会先缓存数据(channel),待数据真正到达目的地(sink)后，flume在删除自己缓存的数据。
在整个数据的传输的过程中，流动的是event，即事务保证是在event级别进行的。那么什么是event呢？—–event将传输的数据进行封装，是flume传输数据的基本单位，如果是文本文件，通常是一行记录，event也是事务的基本单位。event从source，流向channel，再到sink，本身为一个字节数组，并可携带headers(头信息)信息。event代表着一个数据的最小完整单元，从外部数据源来，向外部的目的地去。
为了方便大家理解，给出一张event的数据流向图：

一个完整的event包括：event headers、event body、event信息(即文本文件中的单行记录)，如下所以：

其中event信息就是flume收集到的日记记录。
3、flume架构介绍
flume之所以这么神奇，是源于它自身的一个设计，这个设计就是agent，agent本身是一个Java进程，运行在日志收集节点—所谓日志收集节点就是服务器节点。
agent里面包含3个核心的组件：source—->channel—–>sink,类似生产者、仓库、消费者的架构。
source：source组件是专门用来收集数据的，可以处理各种类型、各种格式的日志数据,包括avro、thrift、exec、jms、spooling directory、netcat、sequence generator、syslog、http、legacy、自定义。
channel：source组件把数据收集来以后，临时存放在channel中，即channel组件在agent中是专门用来存放临时数据的——对采集到的数据进行简单的缓存，可以存放在memory、jdbc、file等等。
sink：sink组件是用于把数据发送到目的地的组件，目的地包括hdfs、logger、avro、thrift、ipc、file、null、Hbase、solr、自定义。
4、flume的运行机制
flume的核心就是一个agent，这个agent对外有两个进行交互的地方，一个是接受数据的输入——source，一个是数据的输出sink，sink负责将数据发送到外部指定的目的地。source接收到数据之后，将数据发送给channel，chanel作为一个数据缓冲区会临时存放这些数据，随后sink会将channel中的数据发送到指定的地方—-例如HDFS等，注意：只有在sink将channel中的数据成功发送出去之后，channel才会将临时数据进行删除，这种机制保证了数据传输的可靠性与安全性。
5、flume的广义用法
flume之所以这么神奇—-其原因也在于flume可以支持多级flume的agent，即flume可以前后相继，例如sink可以将数据写到下一个agent的source中，这样的话就可以连成串了，可以整体处理了。flume还支持扇入(fan-in)、扇出(fan-out)。所谓扇入就是source可以接受多个输入，所谓扇出就是sink可以将数据输出多个目的地destination中。

（二）flume应用—日志采集
对于flume的原理其实很容易理解，我们更应该掌握flume的具体使用方法，flume提供了大量内置的Source、Channel和Sink类型。而且不同类型的Source、Channel和Sink可以自由组合—–组合方式基于用户设置的配置文件，非常灵活。比如：Channel可以把事件暂存在内存里，也可以持久化到本地硬盘上。Sink可以把日志写入HDFS, HBase，甚至是另外一个Source等等。下面我将用具体的案例详述flume的具体用法。
其实flume的用法很简单—-书写一个配置文件，在配置文件当中描述source、channel与sink的具体实现，而后运行一个agent实例，在运行agent实例的过程中会读取配置文件的内容，这样flume就会采集到数据。
配置文件的编写原则：
1>从整体上描述代理agent中sources、sinks、channels所涉及到的组件

# Name the components on this agent a1.sources = r1 a1.sinks = k1 a1.channels = c1

2>详细描述agent中每一个source、sink与channel的具体实现：即在描述source的时候，需要
指定source到底是什么类型的，即这个source是接受文件的、还是接受http的、还是接受thrift
的；对于sink也是同理，需要指定结果是输出到HDFS中，还是Hbase中啊等等；对于channel
需要指定是内存啊，还是数据库啊，还是文件啊等等。

# Describe/configure the source a1.sources.r1.type = netcat a1.sources.r1.bind = localhost a1.sources.r1.port = 44444 # Describe the sink a1.sinks.k1.type = logger # Use a channel which buffers events in memory a1.channels.c1.type = memory a1.channels.c1.capacity = 1000 a1.channels.c1.transactionCapacity = 100

3>通过channel将source与sink连接起来

# Bind the source and sink to the channel a1.sources.r1.channels = c1 a1.sinks.k1.channel = c1

启动agent的shell操作：

flume-ng agent -n a1 -c ../conf -f ../conf/example.file -Dflume.root.logger=DEBUG,console

参数说明： -n 指定agent名称(与配置文件中代理的名字相同)
-c 指定flume中配置文件的目录
-f 指定配置文件
-Dflume.root.logger=DEBUG,console 设置日志等级

具体案例：
案例1： NetCat Source：监听一个指定的网络端口，即只要应用程序向这个端口里面写数据，这个source组件就可以获取到信息。其中 Sink：logger Channel：memory
flume官网中NetCat Source描述：

Property Name Default Description channels – type – The component type name, needs to be netcat bind – 日志需要发送到的主机名或者Ip地址，该主机运行着netcat类型的source在监听 port – 日志需要发送到的端口号，该端口号要有netcat类型的source在监听

a) 编写配置文件：

# Name the components on this agent a1.sources = r1 a1.sinks = k1 a1.channels = c1# Describe/configure the source a1.sources.r1.type = netcat a1.sources.r1.bind = 192.168.80.80 a1.sources.r1.port = 44444# Describe the sink a1.sinks.k1.type = logger# Use a channel which buffers events in memory a1.channels.c1.type = memory a1.channels.c1.capacity = 1000 a1.channels.c1.transactionCapacity = 100# Bind the source and sink to the channel a1.sources.r1.channels = c1 a1.sinks.k1.channel = c1

b) 启动flume agent a1 服务端

flume-ng agent -n a1 -c ../conf -f ../conf/netcat.conf -Dflume.root.logger=DEBUG,console

c) 使用telnet发送数据

telnet 192.168.80.80 44444 big data world！（windows中运行的）

d) 在控制台上查看flume收集到的日志数据：

案例2：NetCat Source：监听一个指定的网络端口，即只要应用程序向这个端口里面写数据，这个source组件就可以获取到信息。其中 Sink：hdfs Channel：file (相比于案例1的两个变化)
flume官网中HDFS Sink的描述：

a) 编写配置文件：

# Name the components on this agent a1.sources = r1 a1.sinks = k1 a1.channels = c1# Describe/configure the source a1.sources.r1.type = netcat a1.sources.r1.bind = 192.168.80.80 a1.sources.r1.port = 44444# Describe the sink a1.sinks.k1.type = hdfs a1.sinks.k1.hdfs.path = hdfs://hadoop80:9000/dataoutput a1.sinks.k1.hdfs.writeFormat = Text a1.sinks.k1.hdfs.fileType = DataStream a1.sinks.k1.hdfs.rollInterval = 10 a1.sinks.k1.hdfs.rollSize = 0 a1.sinks.k1.hdfs.rollCount = 0 a1.sinks.k1.hdfs.filePrefix = %Y-%m-%d-%H-%M-%S a1.sinks.k1.hdfs.useLocalTimeStamp = true# Use a channel which buffers events in file a1.channels.c1.type = file a1.channels.c1.checkpointDir = /usr/flume/checkpoint a1.channels.c1.dataDirs = /usr/flume/data# Bind the source and sink to the channel a1.sources.r1.channels = c1 a1.sinks.k1.channel = c1

b) 启动flume agent a1 服务端

flume-ng agent -n a1 -c ../conf -f ../conf/netcat.conf -Dflume.root.logger=DEBUG,console

c) 使用telnet发送数据

telnet 192.168.80.80 44444 big data world！（windows中运行的）

d) 在HDFS中查看flume收集到的日志数据：

案例3：Spooling Directory Source：监听一个指定的目录，即只要应用程序向这个指定的目录中添加新的文件，source组件就可以获取到该信息，并解析该文件的内容，然后写入到channle。写入完成后，标记该文件已完成或者删除该文件。其中 Sink：logger Channel：memory
flume官网中Spooling Directory Source描述：

Property Name Default Description channels – type – The component type name, needs to be spooldir. spoolDir – Spooling Directory Source监听的目录 fileSuffix .COMPLETED 文件内容写入到channel之后，标记该文件 deletePolicy never 文件内容写入到channel之后的删除策略: never or immediate fileHeader false Whether to add a header storing the absolute path filename. ignorePattern ^$ Regular expression specifying which files to ignore (skip) interceptors – 指定传输中event的head(头信息)，常用timestamp

Spooling Directory Source的两个注意事项：

①If a file is written to after being placed into the spooling directory, Flume will print an error to its log file and stop processing. 即：拷贝到spool目录下的文件不可以再打开编辑 ②If a file name is reused at a later time, Flume will print an error to its log file and stop processing. 即：不能将具有相同文件名字的文件拷贝到这个目录下

a) 编写配置文件：

b) 启动flume agent a1 服务端

flume-ng agent -n a1 -c ../conf -f ../conf/spool.conf -Dflume.root.logger=DEBUG,console

c) 使用cp命令向Spooling Directory 中发送数据

cp datafile /usr/local/datainput (注：datafile中的内容为：big data world！)

d) 在控制台上查看flume收集到的日志数据：

从控制台显示的结果可以看出event的头信息中包含了时间戳信息。
同时我们查看一下Spooling Directory中的datafile信息—-文件内容写入到channel之后，该文件被标记了：

[root@hadoop80 datainput]# ls datafile.COMPLETED

案例4：Spooling Directory Source：监听一个指定的目录，即只要应用程序向这个指定的目录中添加新的文件，source组件就可以获取到该信息，并解析该文件的内容，然后写入到channle。写入完成后，标记该文件已完成或者删除该文件。其中 Sink：hdfs Channel：file (相比于案例3的两个变化)

a) 编写配置文件：

# Name the components on this agent a1.sources = r1 a1.sinks = k1 a1.channels = c1# Describe/configure the source a1.sources.r1.type = spooldir a1.sources.r1.spoolDir = /usr/local/datainput a1.sources.r1.fileHeader = true a1.sources.r1.interceptors = i1 a1.sources.r1.interceptors.i1.type = timestamp# Describe the sink # Describe the sink a1.sinks.k1.type = hdfs a1.sinks.k1.hdfs.path = hdfs://hadoop80:9000/dataoutput a1.sinks.k1.hdfs.writeFormat = Text a1.sinks.k1.hdfs.fileType = DataStream a1.sinks.k1.hdfs.rollInterval = 10 a1.sinks.k1.hdfs.rollSize = 0 a1.sinks.k1.hdfs.rollCount = 0 a1.sinks.k1.hdfs.filePrefix = %Y-%m-%d-%H-%M-%S a1.sinks.k1.hdfs.useLocalTimeStamp = true# Use a channel which buffers events in file a1.channels.c1.type = file a1.channels.c1.checkpointDir = /usr/flume/checkpoint a1.channels.c1.dataDirs = /usr/flume/data# Bind the source and sink to the channel a1.sources.r1.channels = c1 a1.sinks.k1.channel = c1

b) 启动flume agent a1 服务端

flume-ng agent -n a1 -c ../conf -f ../conf/spool.conf -Dflume.root.logger=DEBUG,console

c) 使用cp命令向Spooling Directory 中发送数据

cp datafile /usr/local/datainput (注：datafile中的内容为：big data world！)

d) 在控制台上可以参看sink的运行进度日志：

d) 在HDFS中查看flume收集到的日志数据：

从案例1与案例2、案例3与案例4的对比中我们可以发现：flume的配置文件在编写的过程中是非常灵活的。

案例5：Exec Source：监听一个指定的命令，获取一条命令的结果作为它的数据源
常用的是tail -F file指令，即只要应用程序向日志(文件)里面写数据，source组件就可以获取到日志(文件)中最新的内容。其中 Sink：hdfs Channel：file
这个案列为了方便显示Exec Source的运行效果，结合Hive中的external table进行来说明。

a) 编写配置文件：

# Name the components on this agent a1.sources = r1 a1.sinks = k1 a1.channels = c1# Describe/configure the source a1.sources.r1.type = exec a1.sources.r1.command = tail -F /usr/local/log.file# Describe the sink a1.sinks.k1.type = hdfs a1.sinks.k1.hdfs.path = hdfs://hadoop80:9000/dataoutput a1.sinks.k1.hdfs.writeFormat = Text a1.sinks.k1.hdfs.fileType = DataStream a1.sinks.k1.hdfs.rollInterval = 10 a1.sinks.k1.hdfs.rollSize = 0 a1.sinks.k1.hdfs.rollCount = 0 a1.sinks.k1.hdfs.filePrefix = %Y-%m-%d-%H-%M-%S a1.sinks.k1.hdfs.useLocalTimeStamp = true# Use a channel which buffers events in file a1.channels.c1.type = file a1.channels.c1.checkpointDir = /usr/flume/checkpoint a1.channels.c1.dataDirs = /usr/flume/data# Bind the source and sink to the channel a1.sources.r1.channels = c1 a1.sinks.k1.channel = c1

b)在hive中建立外部表—–hdfs://hadoop80:9000/dataoutput的目录，方便查看日志捕获内容

hive> create external table t1(infor string) > row format delimited > fields terminated by '\t' > location '/dataoutput/'; OK Time taken: 0.284 seconds

c) 启动flume agent a1 服务端

flume-ng agent -n a1 -c ../conf -f ../conf/exec.conf -Dflume.root.logger=DEBUG,console

d) 使用echo命令向/usr/local/datainput 中发送数据

echo big data > log.file

d) 在HDFS和Hive分别中查看flume收集到的日志数据：

hive> select * from t1; OK big data Time taken: 0.086 seconds

e)使用echo命令向/usr/local/datainput 中在追加一条数据

echo big data world! >> log.file

d) 在HDFS和Hive再次分别中查看flume收集到的日志数据：

hive> select * from t1; OK big data big data world! Time taken: 0.511 seconds

总结Exec source：Exec source和Spooling Directory Source是两种常用的日志采集的方式，其中Exec source可以实现对日志的实时采集，Spooling Directory Source在对日志的实时采集上稍有欠缺，尽管Exec source可以实现对日志的实时采集，但是当Flume不运行或者指令执行出错时，Exec source将无法收集到日志数据，日志会出现丢失，从而无法保证收集日志的完整性。

案例6：Avro Source：监听一个指定的Avro 端口，通过Avro 端口可以获取到Avro client发送过来的文件。即只要应用程序通过Avro 端口发送文件，source组件就可以获取到该文件中的内容。其中 Sink：hdfs Channel：file
(注：Avro和Thrift都是一些序列化的网络端口–通过这些网络端口可以接受或者发送信息，Avro可以发送一个给定的文件给Flume，Avro 源使用AVRO RPC机制)
Avro Source运行原理如下图：

flume官网中Avro Source的描述：

Property Name Default Description channels – type – The component type name, needs to be avro bind – 日志需要发送到的主机名或者ip，该主机运行着ARVO类型的source port – 日志需要发送到的端口号，该端口要有ARVO类型的source在监听

1)编写配置文件

# Name the components on this agent a1.sources = r1 a1.sinks = k1 a1.channels = c1# Describe/configure the source a1.sources.r1.type = avro a1.sources.r1.bind = 192.168.80.80 a1.sources.r1.port = 4141# Describe the sink a1.sinks.k1.type = hdfs a1.sinks.k1.hdfs.path = hdfs://hadoop80:9000/dataoutput a1.sinks.k1.hdfs.writeFormat = Text a1.sinks.k1.hdfs.fileType = DataStream a1.sinks.k1.hdfs.rollInterval = 10 a1.sinks.k1.hdfs.rollSize = 0 a1.sinks.k1.hdfs.rollCount = 0 a1.sinks.k1.hdfs.filePrefix = %Y-%m-%d-%H-%M-%S a1.sinks.k1.hdfs.useLocalTimeStamp = true# Use a channel which buffers events in file a1.channels.c1.type = file a1.channels.c1.checkpointDir = /usr/flume/checkpoint a1.channels.c1.dataDirs = /usr/flume/data# Bind the source and sink to the channel a1.sources.r1.channels = c1 a1.sinks.k1.channel = c1

b) 启动flume agent a1 服务端

flume-ng agent -n a1 -c ../conf -f ../conf/avro.conf -Dflume.root.logger=DEBUG,console

c)使用avro-client发送文件

flume-ng avro-client -c ../conf -H 192.168.80.80 -p 4141 -F /usr/local/log.file

注：log.file文件中的内容为：

[root@hadoop80 local]# more log.file big data big data world!

d) 在HDFS中查看flume收集到的日志数据：

通过上面的几个案例，我们可以发现：flume配置文件的书写是相当灵活的—-不同类型的Source、Channel和Sink可以自由组合！

最后对上面用的几个flume source进行适当总结：
① NetCat Source：监听一个指定的网络端口，即只要应用程序向这个端口里面写数据，这个source组件
就可以获取到信息。
②Spooling Directory Source：监听一个指定的目录，即只要应用程序向这个指定的目录中添加新的文
件，source组件就可以获取到该信息，并解析该文件的内容，然后写入到channle。写入完成后，标记
该文件已完成或者删除该文件。
③Exec Source：监听一个指定的命令，获取一条命令的结果作为它的数据源
常用的是tail -F file指令，即只要应用程序向日志(文件)里面写数据，source组件就可以获取到日志(文件)中最新的内容。
④Avro Source：监听一个指定的Avro 端口，通过Avro 端口可以获取到Avro client发送过来的文件。即只要应用程序通过Avro 端口发送文件，source组件就可以获取到该文件中的内容。