【先收藏，早晚用得到】100个Flink高频面试题系列（二）

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1、Flink 相比传统的 Spark Streaming 有什么区别?

 参考答案：

       这个问题是一个非常宏观的问题，因为两个框架的不同点非常之多。但是在面试时有非常重要的一点一定要回答出来：Flink 是标准的实时处理引擎，基于事件驱动。而 Spark Streaming 是微批（Micro-Batch）的模型。

       下面我们就分几个方面介绍两个框架的主要区别：

1. 架构模型

       Spark Streaming 在运行时的主要角色包括：Master、Worker、Driver、Executor，Flink 在运行时主要包含：Jobmanager、Taskmanager和Slot。

2. 任务调度

       Spark Streaming 连续不断的生成微小的数据批次，构建有向无环图DAG，Spark Streaming 会依次创建 DStreamGraph、JobGenerator、JobScheduler。

       Flink 根据用户提交的代码生成 StreamGraph，经过优化生成 JobGraph，然后提交给 JobManager进行处理，JobManager 会根据 JobGraph 生成 ExecutionGraph，ExecutionGraph 是 Flink 调度最核心的数据结构，JobManager 根据 ExecutionGraph 对 Job 进行调度。

3. 时间机制

       Spark Streaming 支持的时间机制有限，只支持处理时间。 Flink 支持了流处理程序在时间上的三个定义：处理时间、事件时间、注入时间。同时也支持 watermark 机制来处理滞后数据。

4. 容错机制

       对于 Spark Streaming 任务，我们可以设置 checkpoint，然后假如发生故障并重启，我们可以从上次 checkpoint 之处恢复，但是这个行为只能使得数据不丢失，可能会重复处理，不能做到恰好一次处理语义。

       Flink 则使用两阶段提交协议来解决这个问题。

2、Flink 三种时间语义是什么，分别说出应用场景？

参考答案： 
       1. Event Time：这是实际应用最常见的时间语义。 
       2. Processing Time：没有事件时间的情况下，或者对实时性要求超高的情况下。 
       3. Ingestion Time：存在多个 Source Operator 的情况下，每个 Source Operator 
       可以使用自己本地系统时钟指派 Ingestion Time。后续基于时间相关的各种操作， 
都会使用数据记录中的 Ingestion Time。

3、Flink CEP 编程中当状态没有到达的时候会将数据保存在哪里？

参考答案：

       在流式处理中，CEP 当然是要支持 EventTime 的，那么相对应的也要支持数据的迟到现象，也就是 watermark 的处理逻辑。CEP 对未匹配成功的事件序 列的处理，和迟到数据是类似的。在 Flink CEP 的处理逻辑中，状态没有满足的和迟到的数据，都会存储在一个 Map 数据结构中，也就是说，如果我们限定判断事件 序列的时长为 5 分钟，那么内存中就会存储 5 分钟的数据，这在我看来，也是对内 存的极大损伤之一。

4、说说 Flink 的常用算子？

参考答案：

       Flink 最常用的常用算子包括：Map：DataStream → DataStream，输入一个参数产生一个参数，map的功能是对输入的参数进行转换操作。Filter：过滤掉指定条件的数据。KeyBy：按照指定的key进行分组。Reduce：用来进行结果汇总合并。Window：窗口函数，根据某些特性将每个key的数据进行分组（例如：在5s内到达的数据）。

5、Flink有没有重启策略？说说有哪几种？

参考答案：

       Flink 实现了多种重启策略。

• 固定延迟重启策略（Fixed Delay Restart Strategy）
• 故障率重启策略（Failure Rate Restart Strategy）
• 没有重启策略（No Restart Strategy）
• Fallback重启策略（Fallback Restart Strategy）

6、Flink的并行度了解吗？Flink的并行度设置是怎样的？

参考答案：

       Flink中的任务被分为多个并行任务来执行，其中每个并行的实例处理一部分数据。这些并行实例的数量被称为并行度。

我们在实际生产环境中可以从四个不同层面设置并行度：

• 操作算子层面(Operator Level)
• 执行环境层面(Execution Environment Level)
• 客户端层面(Client Level)
• 系统层面(System Level)

       需要注意的优先级：算子层面>环境层面>客户端层面>系统层面。

7、说说 Flink的内存管理是如何做的?

参考答案：

       Flink 并不是将大量对象存在堆上，而是将对象都序列化到一个预分配的内存块上。此外，Flink大量的使用了堆外内存。如果需要处理的数据超出了内存限制，则会将部分数据存储到硬盘上。Flink 为了直接操作二进制数据实现了自己的序列化框架。

理论上Flink的内存管理分为三部分：

• Network Buffers：这个是在TaskManager启动的时候分配的，这是一组用于缓存网络数据的内存，每个块是32K，默认分配2048个，可以通过“taskmanager.network.numberOfBuffers”修改
• Memory Manage pool：大量的Memory Segment块，用于运行时的算法（Sort/Join/Shuffle等），这部分启动的时候就会分配。下面这段代码，根据配置文件中的各种参数来计算内存的分配方法。（heap or off-heap，这个放到下节谈），内存的分配支持预分配和lazy load，默认懒加载的方式。
• User Code，这部分是除了Memory Manager之外的内存用于User code和TaskManager本身的数据结构。

8、能否详细解释一下其中的 数据流、流批一体、容错能力等概念？

参考答案：

       数据流：

       所有产生的数据都天然带有时间概念，把 事件 按照时间顺序排列起来，就形成了一个事件流，也被称作数据流。

       流批一体：

       首先必须先明白什么是有界数据和无界数据。

       有界数据，就是在一个确定的时间范围内的数据流，有开始，有结束，一旦确定就不会再改变，一般 批处理用来处理有界数据，如上图的 bounded stream。

       无界数据，就是持续产生的数据流，数据是无限的，有开始，无结束，一般流处理用来处理无界数据。如图 unbounded stream。

       Flink 的设计思想是以流为核心，批是流的特例，擅长处理 无界 和 有界 数据， Flink 提供 精确的时间控制能力 和 有状态 计算机制，可以轻松应对无界数据流，同时 提供窗口处理有界数据流。所以被成为流批一体。

       容错能力：

       在分布式系统中，硬件故障、进程异常、应用异常、网络故障等异常无处不在，Flink 引擎必须保证故障发生后 不仅可以 重启 应用程序，还要 确保 其内部状态保持一致，从最后一次正确的时间点重新出发。

       Flink 提供 集群级容错 和 应用级容错 能力。

       集群级容错： Flink 与 集群管理器紧密连接，如 YARN、Kubernetes，当进程挂掉后，自动重启新进程接管之前的工作。同时具备高可用性 ，可消除所有单点故障，

       应用级容错：Flink 使用 轻量级分布式快照，设计检查点（checkpoint）实现可靠容错。

       Flink 利用检查点特性，在框架层面 提供 Exactly-once 语义，即端到端的一致性，确保数据仅处理一次，不会重复也不会丢失，即使出现故障，也能保证数据只写一次。

9、Flink是如何做到高效的数据交换的？

参考答案：
       在一个Flink Job中，数据需要在不同的task中进行交换，整个数据交换是有 TaskManager 负责的，TaskManager 的网络组件首先从缓冲buffer中收集records，然后再发送。Records 并不是一个一个被发送的，而是积累一个批次再发送，batch 技术可以更加高效的利用网络资源。

10、Flink 的 kafka 连接器有什么特别的地方？

参考答案：
       Flink源码中有一个独立的connector模块，所有的其他connector都依赖于此模块，Flink 在1.9版本发布的全新kafka连接器，摒弃了之前连接不同版本的kafka集群需要依赖不同版本的connector这种做法，只需要依赖一个connector即可。

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