Apache SeaTunnel实现 非CDC数据抽取实践记录
作者：DataFunTalk
导读： 随着全球数据量的不断增长，越来越多的业务需要支撑高并发、高可用、可扩展、以及海量的数据存储，在这种情况下，适应各种场景的数据存储技术也不断的产生和发展。与此同时，各种数据库之间的同步与转化的需求也不断增多，数据集成成为大数据领域的热门方向，于是SeaTunnel应运而生。SeaTunnel是一个分布式、高性能、易扩展、易使用、用于海量数据（支持实时流式和离线批处理）同步和转化的数据集成平台，架构于Apache Spark和Apache Flink之上。本文主要介绍SeaTunnel 1.X在交管行业中的应用，以及其中如何实现从Oracle数据库把数据增量导入数仓这样一个具体的场景。
今天的介绍会围绕下面六点展开：
- SeaTunnel简介
- SeaTunnel应用场景
- 相关业务痛点
- 选择SeaTunnel的原因
- 具体实现方案
- 具体实现流程
01 SeaTunnel简介
下面对SeaTunnel从产品功能，技术特性、工作流程、环境依赖、用户使用等方面做一个总体的介绍。
1. Apache SeaTunnel整体介绍
互联网行业数据量非常大，对性能还有其他各方面的技术要求都非常高，在笔者所在的交管行业中，情况就不太一样，各方面的要求也没有互联网行业那么高，在具体的数据集成应用中，主要是使用SeaTunnel1.X版本。
上图所示内容引用了Apache SeaTunnel官网中的介绍。
Apache Spark对于分布式数据处理来说是一个伟大的进步，但是直接使用Spark框架还是有一定门槛的，SeaTunnel这个产品把业界使用Spark的优质经验固化到了其中，明显降低了学习成本，加快分布式数据处理能力在生产环境中落地。在SeaTunnel2.X版本中，除了Spark，也增加了对Flink的支持。
除此之外，SeaTunnel还可以较好的解决实际业务场景中碰到的下列问题：
- 数据丢失与重复
- 数据集成中任务堆积与延迟
- 数据同步较低的吞吐量
- Spark/Flink应用到生产环境周期较长、复杂度较高
- 缺少应用运行状态的监控
2. Apache SeaTunnel技术特性
SeaTunnel具备如上图所示的技术特性：
- 简单易用，开发配置简单、灵活，无需编码开发，支持通过SQL进行数据处理和聚合，使用成本低
- 分布式，高性能，经历大规模生产环境使用和海量数据检验，成熟稳定
- 模块化和插件化，内置丰富插件，并且可以开发定制个性化插件，支持热插拔，具备高扩展性
- 使用Spark/Flink作为底层数据同步引擎使其具备分布式执行能力
3. Apache SeaTunnel工作流程
SeaTunnel的架构和整个工作流程如下图所示，Input/Source [数据源输入] -> Filter/Transform [数据处理] -> Output/Sink [结果输出]，数据处理流水线由多个过滤器构成，以满足多种数据处理需求。如果用户习惯了SQL，也可以直接使用SQL构建数据处理管道，更加简单高效。目前，SeaTunnel支持的过滤器列表也在扩展中。
在插件方面，SeaTunnel已支持多种Input/Sink插件，同时也支持多种Filter/Transform处理插件，整体上基于系统非常易于扩展，用户还可以自行开发数据处理插件，具体如下：
- Input/Source 插件
Fake, File, Hive/Hdfs, Kafka, Jdbc, ClickHouse, TiDB, HBase, Kudu, S3, Socket, 自行开发的Input插件
- Filter/Transform 插件
Add, Checksum, Convert, Date, Drop, Grok, Json, Kv, Lowercase, Remove, Rename, Repartition, Replace, Sample, Split, Sql, Table, Truncate, Uppercase, Uuid, 自行开发的Filter/Transform插件
- Output/Sink 插件
Elasticsearch, File, Hdfs, Jdbc, Kafka, Mysql, ClickHouse, Stdout, 自行开发的Output 插件
4. Apache SeaTunnel环境依赖
SeaTunnel1.X支持Spark计算引擎，SeaTunnel2.X目前支持Spark/Flink两种计算引擎，在笔者的实际项目中使用的是SeaTunnel1.X版本。
5. Apache SeaTunnel用户使用情况
目前有很多公司都在使用SeaTunnel，其中不乏大型公司，例如：中国移动、腾讯云、今日头条、还有笔者所在的中电科。
02 SeaTunnel应用场景
SeaTunnel特别适合以下场景使用：
- 海量数据集成和ETL
- 海量数据聚合
- 多源数据处理
下面主要介绍SeaTunnel在交管行业中的应用。
1. 交管行业数据简介
在交管行业中，数据主要包括驾驶人、车辆相关的数据，平时在道路上发生的一些交通警情数据，交通违法数据，机动车登记信息，执勤执法的数据，交通事故以及其他一些互联网数据，这些数据的量不是很大，另外还有卡口过车、车辆GPS数据，这两种数据的数据量都比较大，例如一些省会城市，每秒钟至少有几千条过车数据，这些数据都是属于交管行业内的数据。
2. 交管行业数据特点
交管行业数据，跟互联网行业的数据还是有很大区别的，首先这些数据的体量大小不一，并且分布在内部的公安网以及智能专网，这两个网之间是物理隔离的，我们需要把这些数据在两个网络之间转移，在这个过程中，还要做一些数据处理。其次，在数据处理实时性方面的要求，并不是非常高，数据的更新频率也不是很高。然后，在数据安全方面，要求比较高，数据是不能丢的，同时对保密性要求也比较高，所以具体的数据也不能展示出来。
03 相关业务痛点
1. 数据抽取限制较多
在做业务的过程中，会有一些业务痛点，首先因为交管行业是政府行业，基本各个子平台的数据都是存储在Oracle数据库中的，我们需要把数据从Oracle数据库中抽取到我们的数仓里面，出于安全性的考虑，无法得到用户级别的权限，我们只能通过一些视图级别的用户权限去处理数据，对于数据源表结构的变更也无法及时知晓。其次，会话数是受到限制的，多线程抽取数据的话，如果会话数达到上限，连接就会受到影响，而且这个分配的用户也同时会用于其他用途。最后，我们在处理一些增量数据的时候，一般情况下需要一个增量列，用于保持一个增量更新，很多时候，是没办法确定哪些列可以作为增量列的。以上就是在做业务的过程中，经常会遇到的一些问题，下图也把这些问题列举了出来。
04 选择SeaTunnel的原因
最初的时候，做数据处理、数据抽取的时候，并没有使用SeaTunnel，而是使用Apache NiFi，这个工具功能比较强大而且全面，但是NiFi中用于数据处理的处理器比较多，而且数据处理链路中要做很多转换，所以需要对NiFi里面的各种组件要非常熟悉，对使用者的要求也比较高。
1. SeaTunnel的优势
我们一开始也用Spark程序做数据处理，对大数据相关人员的要求比较高，我们这边大数据人员比较少，有时处理一些新的需求的时候，会比较繁忙。如果不需要通过编码，而是直接使用工具，进行简单的配置就能实现的话，会带来较大的便利和效率的提高。
前面在SeaTunnel的介绍中，已经讲到SeaTunnel是比较易于使用的，安装部署方便，开箱即用，执行效率很高，因为它是分布式的，可以应用整个集群资源来做数据处理工作。
SeaTunnel无需编程，只要做简单的配置，并且它的Source和Sink都比较丰富，并且可以自己根据接口开发需要的插件，对数据源的权限要求也不高。
更加重要的是，SeaTunnel是首个进入Apache孵化的国人开源数据集成平台。
2. SeaTunnel的安装部署
如上图所示是SeaTunnel官方部署文档，只需要简单几步，就可以把SeaTunnel安装到我们的环境之中，然后就可以使用了。
3. SeaTunnel配置文件
下图所示是一个配置文件的示例，这个配置文件是SeaTunnel1.X版本的一个配置，一个完整的SeaTunnel配置包含spark, input, filter, output四部分，其中spark是spark相关的配置，例如，启动多少个executor，每个 executor使用多少核数的CPU，多少内存等，input可配置任意的input插件及其参数，具体参数随不同的input插件而变化，filter可配置任意的filter插件及其参数，具体参数随不同的filter插件而变化，filter中的多个插件按配置顺序形成了数据处理的pipeline, 上一个filter的输出是下一个filter的输入，通过input插件把数据取出，成为了spark里面的一个数据集，然后filter插件会对这个数据集做一些转换操作，output可配置任意的output插件及其参数，具体参数随不同的output插件而变化，filter处理完的数据，会发送给output中配置的每个插件
4. SeaTunnel插件支持
如下图所示，SeaTunnel支持的插件非常丰富，日常所能用到的基本都有。
这里面着重介绍一下filter插件中的sql插件，这个插件非常灵活，在用sql插件做转换操作时，只要是sparksql里面支持的函数等内容，都可以在这里使用，然后再output到目标数据存储，例如HDFS、Kafka、ES、Clickhouse等。
05 具体实现方案
接下来讲一下具体的实现方案，在我们具体的业务中，如何把这些行业数据从智能专网直接抽取到公安网中，这里会涉及到数据的增量更新。
1. 数据增量更新具体实现
当需要实现一个增量更新的时候，首先就是增量列的选择，之前提到原先是用NiFi来做增量更新，但是对增量列的支持不是特别好，尤其是对日期类型的支持不是很好。但是SeaTunnel对增量列的支持不受列的类型限制，可以比较灵活的进行选择。
2. 具体方法
实际业务当中，选取了记录的更新时间列作为增量列，每次数据抽取过来，会记录增量列的最大值，下次数据抽取时，可以从这个位置继续抽取数据，这个也是受以前写spark程序的启发，把checkpoint存储在HDFS里面。当然，增量列的选择，在实际应用中，除了更新时间，增量ID以外，还有其他业务字段可以做为增量列，增量列的选择一定是根据真正的业务需求，实时的程度和粒度来决定的。
06 具体实现流程
做数据增量更新，最重要的是实现的思路，接下来详细描述一下具体实现过程。
1. 确定运算资源
首先，如下图所示，先要确定计算资源，这里使用了spark，并且针对spark做了相关的配置。
2. 确定数据来源
选择一个增量列，对增量列每次产生的最大值（checkpoint），保存在HDFS一个具体的目录下。这里input插件选择HDFS，每次产生的那个增量数据，指向HDFS的一个具体路径下面，input插件有个通用参数叫做result_table_name，当指定result_table_name时，处理后的数据，会被注册为一个可供其他插件直接访问的数据集，或者被称为临时表。当增量列的最大值保存到HDFS之后，需要取出时，会保存在result_table_name指定的表中。接下来因为是从Oracle数据库中取数据，所以设置相应的Jdbc。当数据量比较大的时候，还可以指定分区列，这样的话，数据处理的效率会提高，详细配置，如下图所示。
3. 数据转换
下图所示是必要的数据转换，在实际业务中，需要做一个过滤操作，取出大于最大更新时间的数据，convert插件里面做的是中间的一些数据类型转换操作，最后使用了一个sql插件，用于记录本次取到的数据的一个最大值，用于下次取数的比较。
4. 数据输出
下图所示的是数据处理后的输出，也就是output插件对应的配置，具体是把数据抽取到Clickhouse里面。然后数据集里面，那个更新列的最大值，通过追加模式，写回到HDFS中，供下次使用。
5. 脚本和调度执行
整个过程是通过下图所示的shell脚本来做的，通过nohup后台执行的方式，利用Crontab进行调度执行，因为在我们实际的业务中，对定时调度的要求不是很高，所以可以采用Crontab或者开源的Dolphin Scheduler都是可以满足的。
下面的截图，是实际运行过程中，产生在HDFS上的增量文件，Crontab调度脚本，以及执行过程中产生的一些Yarn任务列表。
在上述整体数据处理过程中，由于实际情况的限制，尤其我们的数据源是高度受限的Oracle数据库。但是对于很多传统公司，如果老系统是以Oracle为主，并且掌控力度比较大的话，现在想做数据架构升级，需要迁移Oracle中的数据，那么可以采用CDC读取日志或者触发器的方式，把数据变化写入到消息队列里面，通过SeaTunnel就可以很容易的把数据实时写入到其他异构的数据库。
到此这篇关于Apache SeaTunnel实现非CDC数据抽取实践的文章就介绍到这了,更多相关Apache SeaTunnel数据抽取内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！