Structured Streaming介绍

细说一下Spark Streaming和Structured Streaming的区别。

简介

Spark Streaming

Spark Streaming是spark最初的流处理框架，使用了微批的形式来进行流处理。提供了基于RDDs的Dstream API，每个时间间隔内的数据为一个RDD，源源不断对RDD进行处理来实现流计算.

Structured Streaming

Spark 2.X出来的流框架，采用了无界表的概念，流数据相当于往一个表上不断追加行。基于Spark SQL引擎实现，可以使用大多数Spark SQL的function.  (Spark2.2开始为稳定版本).

区别

1. 流模型

Spark Streaming

 Spark Streaming采用微批的处理方法。每一个批处理间隔的为一个批，也就是一个RDD，我们对RDD进行操作就可以源源不断的接收、处理数据。

Structured Streaming

 Structured Streaming将实时数据当做被连续追加的表。流上的每一条数据都类似于将一行新数据添加到表中。

 以上图为例，每隔1秒从输入源获取数据到Input Table，并触发Query计算，然后将结果写入Result Table，之后根据指定的Output模式进行写出。

上面的1秒是指定的触发间隔（trigger interval），如果不指定的话，先前数据的处理完成后，系统将立即检查是否有新数据。

需要注意的是，Spark Streaming本身设计就是一批批的以批处理间隔划分RDD；而Structured Streaming中并没有提出批的概念，Structured Streaming按照每个Trigger Interval接收数据到Input Table，将数据处理后再追加到无边界的Result Table中，想要何种方式输出结果取决于指定的模式。所以，虽说Structured Streaming也有类似于Spark Streaming的Interval，其本质概念是不一样的。Structured Streaming更像流模式。

2. RDD vs. DataFrame、DataSet

Spark Streaming中的DStream编程接口是RDD，我们需要对RDD进行处理，处理起来较为费劲且不美观。

stream.foreachRDD(rdd => {
    balabala(rdd)
})

Structured Streaming使用DataFrame、DataSet的编程接口，处理数据时可以使用Spark SQL中提供的方法，数据的转换和输出会变得更加简单。

spark
    .readStream
    .format("kafka")
    .option("kafka.bootstrap.servers", "hadoop01:9092")
    .option("subscribe", "order_data")
    .load()
    .select($"value".cast("string"))
    .as[String]
    .writeStream
    .outputMode("complete")
    .format("console")

3. Process Time vs. Event Time

 Process Time：流处理引擎接收到数据的时间

Event Time：时间真正发生的时间

Spark Streaming中由于其微批的概念，会将一段时间内接收的数据放入一个批内，进而对数据进行处理。划分批的时间是Process Time，而不是Event Time，Spark Streaming没有提供对Event Time的支持。

Structured Streaming提供了基于事件时间处理数据的功能，如果数据包含事件的时间戳，就可以基于事件时间进行处理。

这里以窗口计数为例说明一下区别：

我们这里以10分钟为窗口间隔，5分钟为滑动间隔，每隔5分钟统计过去10分钟网站的pv

假设有一些迟到的点击数据，其本身事件时间是12:01，被spark接收到的时间是12:11；在spark streaming的统计中，会毫不犹豫的将它算作是12:05-12:15这个范围内的pv，这显然是不恰当的；在structured streaming中，可以使用事件时间将它划分到12:00-12:10的范围内，这才是我们想要的效果。

4. 可靠性保障

两者在可靠性保证方面都是使用了checkpoint机制。

checkpoint通过设置检查点，将数据保存到文件系统，在出现出故障的时候进行数据恢复。

在spark streaming中，如果我们需要修改流程序的代码，在修改代码重新提交任务时，是不能从checkpoint中恢复数据的（程序就跑不起来），是因为spark不认识修改后的程序了。

在structured streaming中，对于指定的代码修改操作，是不影响修改后从checkpoint中恢复数据的。具体可参见文档。

5. sink

二者的输出数据（写入下游）的方式有很大的不同。

spark streaming中提供了foreachRDD()方法，通过自己编程实现将每个批的数据写出。

stream.foreachRDD(rdd => {
    save(rdd)
})

structured streaming自身提供了一些sink(Console Sink、File Sink、Kafka Sink等)，只要通过option配置就可以使用；对于需要自定义的Sink，提供了ForeachWriter的编程接口，实现相关方法就可以完成。

// console sink
val query = res
    .writeStream
    .outputMode("append")
    .format("console")
    .start()

总体来说，structured streaming有更简洁的API、更完善的流功能、更适用于流处理。而spark streaming，更适用于与偏批处理的场景。