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Storm入门之第7章使用非JVM语言开发

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本文翻译自《Getting Started With Storm》译者：吴京润    编辑：郭蕾 方腾飞

有时候你可能想使用不是基于JVM的语言开发一个Storm工程，你可能更喜欢使用别的语言或者想使用用某种语言编写的库。

Storm是用Java实现的，你看到的所有这本书中的spout和bolt都是用java编写的。那么有可能使用像Python、Ruby、或者JavaScript这样的语言编写spout和bolt吗？答案是当然Storm入门之第7章使用非JVM语言开发

 

可以！可以使用多语言协议达到这一目的。

多语言协议是Storm实现的一种特殊的协议，它使用标准输入输出作为spout和bolt进程间的通讯通道。消息以JSON格式或纯文本格式在通道中传递。

我们看一个用非JVM语言开发spout和bolt的简单例子。在这个例子中有一个spout产生从1到10,000的数字，一个bolt过滤素数，二者都用PHP实现。

NOTE: 在这个例子中，我们使用一个很笨的办法验证素数。有更好当然也更复杂的方法，它们已经超出了这个例子的范围。

有一个专门为Storm实现的PHP DSL(译者注：领域特定语言)，我们将会在例子中展示我们的实现。首先定义拓扑。

...
TopologyBuilder builder = new TopologyBuilder();
builder.setSpout("numbers-generator", new NumberGeneratorSpout(1, 10000));
builder.setBolt("prime-numbers-filter", new
PrimeNumbersFilterBolt()).shuffleGrouping("numbers-generator");
StormTopology topology = builder.createTopology();
...

NOTE：有一种使用非JVM语言定义拓扑的方式。既然Storm拓扑是Thrift架构，而且Nimbus是一个Thrift守护进程，你就可以使用任何你想用的语言创建并提交拓扑。但是这已经超出了本书的范畴了。

这里没什么新鲜了。我们看一下NumbersGeneratorSpout的实现。

public class NumberGeneratorSpout extends ShellSpout implements IRichSpout {
    public NumberGeneratorSpout(Integer from, Integer to) {
       super("php", "-f", "NumberGeneratorSpout.php", from.toString(), to.toString());
    }
    public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
        declarer.declare(new Fields("number"));
    }
    public Map<String, Object> getComponentConfiguration() {
        return null;
    }
}

你可能已经注意到了，这个spout继承了ShellSpout。这是个由Storm提供的特殊的类，用来帮助你运行并控制用其它语言编写的spout。在这种情况下它告诉Storm如何执行你的PHP脚本。

NumberGeneratorSpout的PHP脚本向标准输出分发元组，并从标准输入读取确认或失败信号。

在开始实现NumberGeneratorSpout.php脚本之前，多观察一下多语言协议是如何工作的。

spout按照传递给构造器的参数从from到to顺序生成数字。

接下来看看PrimeNumbersFilterBolt。这个类实现了之前提到的壳。它告诉Storm如何执行你的PHP脚本。Storm为这一目的提供了一个特殊的叫做ShellBolt的类，你惟一要做的事就是指出如何运行脚本以及声明要分发的属性。

public class PrimeNumbersFilterBolt extends ShellBolt implements IRichBolt {
    public PrimeNumbersFilterBolt() {
        super("php", "-f", "PrimeNumbersFilterBolt.php");
    }
    public void declareOutputFields(OutputFieldsDeclarer declarer) {
        declarer.declare(new Fields("number"));
    }
}

在这个构造器中只是告诉Storm如何运行PHP脚本。它与下列命令等价。

    php -f PrimeNumbersFilterBolt.php

PrimeNumbersFilterBolt.php脚本从标准输入读取元组，处理它们，然后向标准输出分发、确认或失败。在开始这个脚本之前，我们先多了解一些多语言协议的工作方式。

NOTE：有一种特殊的方式可以使用Storm的内建日志机制在你的脚本中记录日志，所以你不需要自己实现日志系统。

下面我们来看一看上述每一步的细节，以及如何用PHP实现它。

发起握手

为了控制整个流程（开始以及结束它），Storm需要知道它执行的脚本进程号（PID）。根据多语言协议，你的进程开始时发生的第一件事就是Storm要向标准输入（译者注：根据上下文理解，本章提到的标准输入输出都是从非JVM语言的角度理解的，这里提到的标准输入也就是PHP的标准输入）发送一段JSON数据，它包含Storm配置、拓扑上下文和一个进程号目录。它看起来就像下面的样子：

{
    "conf": {
        "topology.message.timeout.secs": 3,
        // etc
    },
    "context": {
        "task->component": {
            "1": "example-spout",
            "2": "__acker",
            "3": "example-bolt"
        },
        "taskid": 3
    },
    "pidDir": "..."
}

脚本进程必须在pidDir指定的目录下以自己的进程号为名字创建一个文件，并以JSON格式把进程号写到标准输出。

{"pid": 1234}

举个例子，如果你收到/tmp/example/n而你的脚本进程号是123，你应该创建一个名为/tmp/example/123的空文件并向标准输出打印文本行 {“pid”: 123}/n（译者注：此处原文只有一个n，译者猜测应是排版错误）和end/n。这样Storm就能持续追踪进程号并在它关闭时杀死脚本进程。下面是PHP实现：

$config = json_decode(read_msg(), true);
$heartbeatdir = $config['pidDir'];
$pid = getmypid();
fclose(fopen("$heartbeatdir/$pid", "w"));
storm_send(["pid"=>$pid]);
flush();

你已经实现了一个叫做read_msg的函数，用来处理从标准输入读取的消息。按照多语言协议的声明，消息可以是单行或多行JSON文本。一条消息以end/n结束。

function read_msg() {
    $msg = "";
    while(true) {
        $l = fgets(STDIN);
        $line = substr($l,0,-1);
        if($line=="end") {
            break;
        }
        $msg = "$msg$line/n";
    }
    return substr($msg, 0, -1);
}
function storm_send($json) {
    write_line(json_encode($json));
    write_line("end");
}
function write_line($line) {
    echo("$line/n");
}

NOTE：flush()方法非常重要；有可能字符缓冲只有在积累到一定程度时才会清空。这意味着你的脚本可能会为了等待一个来自Storm的输入而永远挂起，而Storm却在等待来自你的脚本的输出。因此当你的脚本有内容输出时立即清空缓冲是很重要的。

开始循环以及读/写元组

这是整个工作中最重要的一步。这一步的实现取决于你开发的spout和bolt。

如果是spout，你应当开始分发元组。如果是bolt，就循环读取元组，处理它们，分发它发，确认成功或失败。

下面我们就看看用来分发数字的spout。

$from = intval($argv[1]);
$to = intval($argv[2]);
while(true) {
    $msg = read_msg();
    $cmd = json_decode($msg, true);
    if ($cmd['command']=='next') {
        if ($from<$to) {
            storm_emit(array("$from"));
            $task_ids = read_msg();
            $from++;
        } else {
            sleep(1);
        }
    }
    storm_sync();
}

从命令行获取参数from和to，并开始迭代。每次从Storm得到一条next消息，这意味着你已准备好分发下一个元组。

一旦你发送了所有的数字，而且没有更多元组可发了，就休眠一段时间。

为了确保脚本已准备好发送下一个元组，Storm会在发送下一条之前等待sync/n文本行。调用read_msg()，读取一条命令，解析JSON。

对于bolts来说，有少许不同。

while(true) {
    $msg = read_msg();
    $tuple = json_decode($msg, true, 512, JSON_BIGINT_AS_STRING);
    if (!empty($tuple["id"])) {
        if (isPrime($tuple["tuple"][0])) {
            storm_emit(array($tuple["tuple"][0]));
        }
        storm_ack($tuple["id"]);
    }
}

循环的从标准输入读取元组。解析读取每一条JSON消息，判断它是不是一个元组，如果是，再检查它是不是一个素数，如果是素数再次分发一个元组，否则就忽略掉，最后不论如何都要确认成功。

NOTE：在json_decode函数中使用的JSON_BIGINT_AS_STRING是为了解决一个在JAVA和PHP之间的数据转换问题。JAVA发送的一些很大的数字，在PHP中会丢失精度，这样就会导致问题。为了避开这个问题，告诉PHP把大数字当作字符串处理，并在JSON消息中输出数字时不使用双引号。PHP5.4.0或更高版本要求使用这个参数。

emit，ack，fail，以及log消息都是如下结构：

emit

{
    "command": "emit",
    "tuple": ["foo", "bar"]
}

其中的数组包含了你分发的元组数据。

ack

{
    "command": "ack",
    "id": 123456789
}

其中的id就是你处理的元组的ID。
fail

{
    "command": "fail",
    "id": 123456789
}

与ack（译者注：原文是emit从上下JSON的内容和每个方法的功能上判断此处就是ack，可能是排版错误）相同，其中id就是你处理的元组ID。
log

{
    "command": "log",
    "msg": "some message to be logged by storm."
}

下面是完整的的PHP代码。

//你的spout：
<?php
function read_msg() {
    $msg = "";
    while(true) {
        $l = fgets(STDIN);
        $line = substr($l,0,-1);
        if ($line=="end") {
            break;
        }
        $msg = "$msg$line/n";
    }
    return substr($msg, 0, -1);
}
function write_line($line) {
    echo("$line/n");
}
function storm_emit($tuple) {
    $msg = array("command" => "emit", "tuple" => $tuple);
    storm_send($msg);
}
function storm_send($json) {
    write_line(json_encode($json));
    write_line("end");
}
function storm_sync() {
    storm_send(array("command" => "sync"));
}
function storm_log($msg) {
    $msg = array("command" => "log", "msg" => $msg);
    storm_send($msg);
    flush();
}
$config = json_decode(read_msg(), true);
$heartbeatdir = $config['pidDir'];
$pid = getmypid();
fclose(fopen("$heartbeatdir/$pid", "w"));
storm_send(["pid"=>$pid]);
flush();
$from = intval($argv[1]);
$to = intval($argv[2]);
while(true) {
    $msg = read_msg();
    $cmd = json_decode($msg, true);
    if ($cmd['command']=='next') {
        if ($from<$to) {
            storm_emit(array("$from"));
            $task_ids = read_msg();
            $from++;
        } else {
            sleep(1);
        }
    }
    storm_sync();
}
?>
//你的bolt:
<?php
function isPrime($number) {
    if ($number < 2) {
        return false;
    }
    if ($number==2) {
        return true;
    }
    for ($i=2; $i<=$number-1; $i++) {
        if ($number % $i == 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}
function read_msg() {
    $msg = "";
    while(true) {
        $l = fgets(STDIN);
        $line = substr($l,0,-1);
        if ($line=="end") {
            break;
        }
        $msg = "$msg$line/n";
    }
    return substr($msg, 0, -1);
}
function write_line($line) {
    echo("$line/n");
}
function storm_emit($tuple) {
    $msg = array("command" => "emit", "tuple" => $tuple);
    storm_send($msg);
}
function storm_send($json) {
    write_line(json_encode($json));
    write_line("end");
}
function storm_ack($id) {
    storm_send(["command"=>"ack", "id"=>"$id"]);
}
function storm_log($msg) {
    $msg = array("command" => "log", "msg" => "$msg");
    storm_send($msg);
}
$config = json_decode(read_msg(), true);
$heartbeatdir = $config['pidDir'];
$pid = getmypid();
fclose(fopen("$heartbeatdir/$pid", "w"));
storm_send(["pid"=>$pid]);
flush();
while(true) {
    $msg = read_msg();
    $tuple = json_decode($msg, true, 512, JSON_BIGINT_AS_STRING);
    if (!empty($tuple["id"])) {
        if (isPrime($tuple["tuple"][0])) {
            storm_emit(array($tuple["tuple"][0]));
        }
        storm_ack($tuple["id"]);
    }
}
?>

NOTE：需要重点指出的是，应当把所有的脚本文件保存在你的工程目录下的一个名为multilang/resources的子目录中。这个子目录被包含在发送给工人进程的jar文件中。如果你不把脚本包含在这个目录中，Storm就不能运行它们，并抛出一个错误。

原创文章，作者：ItWorker，如若转载，请注明出处：https://blog.ytso.com/140679.html

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