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Apache Beam 大数据处理框架

作者:qife
  • 2025-07-10
    福建
  • 本文字数:1499 字

    阅读完需:约 5 分钟

项目标题与描述

Apache Beam 是一个统一的编程模型,用于定义批处理和流式数据并行处理流水线。项目提供多种语言 SDK(Java、Python、Go 等)和运行器支持,可以在 Apache Flink、Apache Spark、Google Cloud Dataflow 等多个分布式处理后端上执行。


核心价值:


  • 统一的批流一体编程模型

  • 多语言 SDK 支持

  • 可移植的运行环境

  • 强大的 I/O 连接器生态


项目状态活跃,CI 构建状态:

功能特性

  • 统一编程模型:使用相同的 API 处理批量和流式数据

  • 多语言支持

  • Java SDK 功能完备

  • Python SDK 功能持续增强

  • Go SDK 快速发展

  • 丰富的 I/O 连接器

  • 文件系统(HDFS、GCS 等)

  • 消息系统(Kafka、PubSub 等)

  • 数据库(BigQuery、BigTable 等)

  • 运行器支持

  • Apache Flink

  • Apache Spark

  • Google Cloud Dataflow

  • Hazelcast Jet

  • 扩展功能

  • 机器学习支持

  • 复杂事件处理

  • SQL 集成

安装指南

系统要求

  • Java JDK 8/11/17/21

  • Python 3.7+

  • Go 1.x

  • Docker(用于构建 worker 容器)

Python SDK 安装

pip install apache-beam
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Java SDK 安装

Maven 依赖:


<dependency>  <groupId>org.apache.beam</groupId>  <artifactId>beam-sdks-java-core</artifactId>  <version>2.50.0</version></dependency>
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Go SDK 安装

go get github.com/apache/beam/sdks/v2/go/pkg/beam
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开发环境搭建

使用提供的 Docker 开发环境:


docker build -t beam-build -f dev-support/docker/Dockerfile dev-support/docker
复制代码

使用说明

基础 WordCount 示例(Python)

import apache_beam as beam
with beam.Pipeline() as p: (p | beam.Create(['Hello Beam', 'Welcome to Beam']) | beam.FlatMap(lambda line: line.split()) | beam.combiners.Count.PerElement() | beam.Map(print))
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流处理示例(Java)

Pipeline p = Pipeline.create();p.apply(KafkaIO.read()    .withBootstrapServers("kafka:9092")    .withTopic("input-topic")) .apply(Window.into(FixedWindows.of(Duration.standardMinutes(1)))) .apply(Count.perElement()) .apply(KafkaIO.write()    .withBootstrapServers("kafka:9092")    .withTopic("output-topic"));p.run();
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运行流水线

在 Dataflow 上运行:


python wordcount.py \  --runner DataflowRunner \  --project your-project \  --region us-central1
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核心代码

Python SDK 核心转换实现

class ParDo(beam.PTransform):  def __init__(self, fn, *args, **kwargs):    self.fn = fn    self.args = args    self.kwargs = kwargs
def expand(self, pcoll): return pcoll | beam.Map(self.fn, *self.args, **self.kwargs)
class GroupByKey(beam.PTransform): def expand(self, pcoll): return pcoll | beam.CombinePerKey(beam.combiners.ToListCombineFn())
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Java Runner 核心调度逻辑

public void run() {  PipelineOptions options = getOptions();  PipelineRunner runner = PipelineRunner.fromOptions(options);  runner.run(this);    // 优化执行计划  Pipeline p = optimizePipeline(this);  // 分阶段执行  List<StageResult> results = executeStages(p);  // 监控执行状态  monitorExecution(results);}
复制代码

Go SDK 窗口实现

type WindowFn interface {  AssignWindows(ts typex.EventTime) []Window  MergeWindows(windows []Window) []Window}
type FixedWindows struct { Size time.Duration}
func (w *FixedWindows) AssignWindows(ts typex.EventTime) []Window { start := ts.Truncate(w.Size) return []Window{NewIntervalWindow(start, start.Add(w.Size))}}
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