利用InfluxDB+Grafana搭建Flink on YARN作业监控大屏

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前言

虽然笔者之前写过基于Prometheus PushGateway搭建Flink监控的过程，但是在我们的生产环境中，使用的是InfluxDB。InfluxDB是一个由Go语言写成的、由InfluxData部分开源的时序数据库，能够非常好地处理监控指标的存储和查询，配合Grafana即可简单地实现Flink作业metrics的收集与展示。本文简述配置过程及一些小问题。

硬件参数

新版InfluxDB的集群版是收费的，但是单点也足够我们存储较长时间的监控数据了。

• CPU：Intel E5 v4 12C/24T

• 内存：96GB

• 硬盘：500GB SSD * 2

• 网络：10Gbps

• 操作系统：CentOS 7.5 64-bit

• InfluxDB 1.8

• Grafana 6.7.4

安装与配置InfluxDB

先下载RPM包，再用yum localinstall安装，可以自动解决依赖关系。

wget https://dl.influxdata.com/influxdb/releases/influxdb-1.8.0.x86_64.rpm
yum -y localinstall influxdb-1.8.0.x86_64.rpm

安装完毕后，配置文件位于/etc/influxdb/influxdb.conf。具体配置项可参见官方文档，有一些需要注意的，列举如下。

• 元数据存储目录

[meta]
  dir = "/data1/influxdb/meta"

• 时序数据和write-ahead log存储目录
  InfluxDB采用LSM Tree改良而来的TSM存储引擎，所以WAL、compaction等机制它都有。建议两种数据分盘存储，提高读写效率。

[data]
  dir = "/data2/influxdb/data"
  wal-dir = "/data1/influxdb/wal"

• 并发及慢查询设置
  写入超时write-timeout默认是10s，当数据量很大时可能比较紧张，可以改大点。

[coordinator]
  write-timeout = "20s"
  max-concurrent-queries = 0
  query-timeout = "60s"
  log-queries-after = "30s"

• 保留策略设置

[retention]
  enabled = true
  check-interval = "60m"

• HTTP设置
  HTTP日志没有太大必要，可以关掉。

[http]
  enabled = true
  bind-address = ":8086"
  auth-enabled = false
  log-enabled = false

启动InfluxDB并建库

根据官方文档的说明，如果Linux使用的init系统是systemd，并且以服务方式启动InfluxDB（即service influxdb start），那么所有日志会固定打进/var/log/messages里，使用journalctl可以查看。但是这样不太方便，所以我们后台启动InfluxDB，并将日志做重定向，即：

nohup influxd -config /etc/influxdb/influxdb.conf > /var/log/influxdb/influxd.log 2>&1 &

还可以对上述日志文件用logrotate做切割，不再赘述。

然后进入InfluxDB的Shell。默认没有用户名和密码，HTTP端口为8086。

~ influx
Connected to http://localhost:8086 version 1.8.0
InfluxDB shell version: 1.8.0
>

创建Flink监控指标的数据库。

> CREATE DATABASE flink_metrics;
> SHOW DATABASES;
name: databases
name
----
_internal
flink_metrics

InfluxDB自动生成的保留策略（retention policy）是保留所有历史数据。我们可以创建新的保留策略，使监控数据自动过期，防止硬盘爆掉。以下就在flink_metrics库上创建了一周的保留策略，并自动设为默认。

> CREATE RETENTION POLICY "one_week" ON "flink_metrics" DURATION 168h REPLICATION 1 DEFAULT;
> 
> SHOW RETENTION POLICIES ON "flink_metrics";
name     duration shardGroupDuration replicaN default
----     -------- ------------------ -------- -------
autogen  0s       168h0m0s           1        false
one_week 168h0m0s 24h0m0s            1        true

配置Flink Metrics Reporter

将$FLINK_HOME/opt下的flink-metrics-influxdb-<version>.jar拷贝到$FLINK_HOME/lib目录，并且在flink-conf.yaml中添加如下配置。

metrics.reporter.influxdb.class: org.apache.flink.metrics.influxdb.InfluxdbReporter
metrics.reporter.influxdb.host: bd-flink-mon-001
metrics.reporter.influxdb.port: 8086
metrics.reporter.influxdb.db: flink_metrics

启动Flink on YARN作业，稍等片刻，就可以看到该库下产生了许多measurement——即等同于数据库中的表。InfluxDB没有显式建表的语句，执行INSERT语句时会自动建表。

> USE flink_metrics;
Using database flink_metrics
> SHOW MEASUREMENTS;
name: measurements
name
----
jobmanager_Status_JVM_CPU_Load
jobmanager_Status_JVM_CPU_Time
jobmanager_Status_JVM_ClassLoader_ClassesLoaded
jobmanager_Status_JVM_ClassLoader_ClassesUnloaded
jobmanager_Status_JVM_GarbageCollector_ConcurrentMarkSweep_Count
jobmanager_Status_JVM_GarbageCollector_ConcurrentMarkSweep_Time
jobmanager_Status_JVM_GarbageCollector_ParNew_Count
jobmanager_Status_JVM_GarbageCollector_ParNew_Time
jobmanager_Status_JVM_Memory_Direct_Count
jobmanager_Status_JVM_Memory_Direct_MemoryUsed
jobmanager_Status_JVM_Memory_Direct_TotalCapacity
jobmanager_Status_JVM_Memory_Heap_Committed
jobmanager_Status_JVM_Memory_Heap_Max
jobmanager_Status_JVM_Memory_Heap_Used
jobmanager_Status_JVM_Memory_Mapped_Count
jobmanager_Status_JVM_Memory_Mapped_MemoryUsed
jobmanager_Status_JVM_Memory_Mapped_TotalCapacity
jobmanager_Status_JVM_Memory_NonHeap_Committed
jobmanager_Status_JVM_Memory_NonHeap_Max
jobmanager_Status_JVM_Memory_NonHeap_Used
jobmanager_Status_JVM_Threads_Count
jobmanager_job_downtime
jobmanager_job_fullRestarts
......

查询一下试试。注意InfluxDB中的一行数据称为一个point，point又包含time（时间戳）、tag（有索引字段）、field（无索引的值）。

> SELECT * FROM "taskmanager_job_task_operator_heartbeat-rate" LIMIT 1;
name: taskmanager_job_task_operator_heartbeat-rate
time                host                        job_id                           job_name                                                      operator_id                      operator_name                      subtask_index task_attempt_id                  task_attempt_num task_id                          task_name                                                      tm_id                                      value
----                ----                        ------                           --------                                                      -----------                      -------------                      ------------- ---------------                  ---------------- -------                          ---------                                                      -----                                      -----
1592324240887000000 ths-bigdata-flink-worker043 b23bec2afe87a3b4fa7e930824a8dff4 com.sht.bigdata.clickstream.job.AnalyticsAndOrderLogExtractor bff97a3c8e9f03115fa1e7908e04df21 Source: source_kafka_ms_order_done 6             52c07162c4344d43898dfd3be6d77ac3 0                bff97a3c8e9f03115fa1e7908e04df21 Source: source_kafka_ms_order_done -> order_flatMap_log_record container_e08_1589127619440_0062_01_000002 0

time字段默认是以Unix时间戳显示的，如果想要可读的时间字符串，执行PRECISION rfc3339语句即可。

另外有一个小问题需要注意：

如果Flink的版本<=1.9，Flink报告的监控指标中有NaN和正负无穷，InfluxDB无法handle这些，就会在TaskManager日志中打印出大量报警信息，非常吵闹，详情可见FLINK-12579。解决方法也简单，就是找到Flink源码中flink-metrics-influxdb项目的POM文件，手动将influxdb-java依赖项的版本改高（如改成2.17），重新打包并替换掉$FLINK_HOME/lib目录下的同名文件。

安装启动Grafana

wget https://dl.grafana.com/oss/release/grafana-6.7.4-1.x86_64.rpm
yum -y localinstall grafana-6.7.4-1.x86_64.rpm
service grafana-server start

浏览器访问3000端口就行了。

添加InfluxDB数据源

点击Configuration -> Data Sources -> Add data source添加InfluxDB数据源，截图如下。

Flink Metrics Dashboard示例

点击Create -> Dashboard -> Settings -> Variables，先添加两个变量：一是作业名称，二是TaskManager的ID，这两个字段经常用来分组。

说个小tip，如果不想让不同时期启动的相同作业监控数据发生混淆，可以在指定Flink作业的名称时，加上一些其他的东西（如该作业的Maven profile名称以及启动时间）进行区分。

public static String getJobName(Class<?> clazz, Properties props) {
  return StringUtils.join(Arrays.asList(
    clazz.getCanonicalName(),
    new LocalDateTime().toString("yyyyMMddHHmmss"),
    props.getProperty("profile.id")
  ), '_');
}

再举个栗子，以折线图按Source分组展示端到端延迟：

注意，端到端延迟的tag只有murmur hash过的算子ID（用uid()方法设定的），并没有算子名称，并且官方暂时不打算解决这个问题（见FLINK-8592），所以我们只能曲线救国，要么用最大值来表示，要么将作业中Sink算子的ID统一化。

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