一 Lambda架构与Kappa架构

本章节内容大量摘自：https://docherish.com/post/da-shu-ju-chang-yong-de-jia-gou-lambda-he-kappa/

1.1 Lambda架构

Lambda架构基本介绍：

• Lambda架构最早是由storm的创始人，Nathan Marz进行提出并描述了我们目前所了解的lambda架构。

• Lambda架构先入为主，已经适用在了绝大部分的公司里面了。绝大部分公司从刚开始发展大数据技术为主，到现在都是采用的Lambda架构。

• Lambda架构离线和实时处理技术走两条线，离线的专门做离线数据处理（例如使用Hive，Impala，Presto，SparkSQL等各种OLAP的技术框架），实时的就专门使用实时处理技术（例如Storm、SparkStreaming、Flink流处理程序等）

Lambda架构的核心思想：

数据从底层的数据源开始，经过各种各样的格式进入大数据平台，在大数据平台中经过Kafka、Flume等数据组件进行收集，然后分成两条线进行计算。一条线是进入流式计算平台（例如 Storm、Flink或者Spark Streaming），去计算实时的一些指标；另一条线进入批量数据处理离线计算平台（例如Mapreduce、Hive，Spark SQL），去计算T+1的相关业务指标，这些指标需要隔日才能看见。

Lambda架构优缺点分分析：

Lambda架构经历多年的发展，其优点是稳定，对于实时计算部分的计算成本可控，批量处理可以用晚上的时间来整体批量计算，这样把实时计算和离线计算高峰分开，这种架构支撑了数据行业的早期发展，但是它也有一些致命缺点，并在大数据3.0时代越来越不适应数据分析业务的需求。

缺点如下：

• 实时与批量计算结果不一致引起的数据口径问题：因为批量和实时计算走的是两个计算框架和计算程序，算出的结果往往不同，经常看到一个数字当天看是一个数据，第二天看昨天的数据反而发生了变化。
• 批量计算在计算窗口内无法完成：在IOT时代，数据量级越来越大，经常发现夜间只有4、5个小时的时间窗口，已经无法完成白天20多个小时累计的数据，保证早上上班前准时出数据已成为每个大数据团队头疼的问题。
• 数据源变化需要重新开发，开发周期长：每次数据源的格式变化、业务的逻辑变化都需要针对ETL和Streaming做开发修改，整体开发周期很长，业务反应不够迅速。
• 服务器存储大：数据仓库的典型设计，会产生大量的中间结果表，造成数据急速膨胀，加大服务器存储压力。

1.2 Kappa架构

Kappa架构基本介绍：

• 针对Lambda架构的需要维护两套程序等以上缺点，LinkedIn的Jay Kreps结合实际经验和个人体会提出了Kappa架构。
• Kappa架构的核心思想是通过改进流计算系统来解决数据全量处理的问题，使得实时计算和批处理过程使用同一套代码。
  此外Kappa架构认为只有在有必要的时候才会对历史数据进行重复计算，而如果需要重复计算时，Kappa架构下可以启动很多个实例进行重复计算。
  Kappa架构的核心思想：
• 用Kafka或者类似MQ队列系统收集各种各样的数据，需要几天的数据量就保存几天。
• 当需要全量重新计算时，重新起一个流计算实例，从头开始进行处理，并输出到一个新的结果存储中。
• 当新的实例做完后，停止老的流计算实例，并把老的一些结果删除。
  Kappa架构优缺点分分析：
  Kappa架构的优点在于统一了实时和离线代码，方便维护、统一了数据口径的问题。而Kappa的缺点也很明显：
• 流式处理对于历史数据的高吞吐量力不从心：所有的数据都通过流式计算，即便通过加大并发实例数亦很难适应IOT时代对数据查询响应的即时性要求。
• 开发周期长：Kappa架构下由于采集的数据格式的不统一，每次都需要开发不同的Streaming程序，导致开发周期长。
• 服务器成本浪费：Kappa架构的核心原理依赖于外部高性能存储Redis、HBase服务。但是这2种系统组件，又并非设计来满足全量数据存储设计，对服务器成本严重浪费

二 数据场景特点分析

在目前广告召回的实际场景中，大致可与从两个特征维度来描述一个数据场景：数据总量和更新频率。

各数据全量更新场景适用技术分析如下

综上可以得到初步结论：

• 在数据量较小的场景：Kappa架构在故障快速止损/恢复上是更优方案；Lambda架构可以通过优化“切换”速度来弥补这方面的差距
• 在数据量较大的场景：Lambda在构建速度和机器资源开销上是更优方案；但Lambda架构需要解决其在频繁大数据量切换时的服务稳定性问题
  针对上文提到的两个“有优化方案的缺点”，说明如下：
• 数据需要经过“构建”+“切换”两个环节才能生效，故障恢复时间较长
  Lambda架构可以通过支持“数据热切换”能力、提高切换速度，来弥补这方面的差距
• 若无法双buffer，频繁切换全量数据会给在线服务稳定性带来负面影响
  可以通过将一次大的数据更新拆解为若干个小数据更新，使“双buffer”成为可能

三 未来技术规划

考虑到在线机器资源利用率和服务稳定性是平台化建设最重要的保障目标，基本确定系统未来以Lambda架构为主体。同时，为了解决在故障止损/恢复和不可拆分的大数据频繁切换场景下系统的稳定性和可靠性，也将提供类Kappa架构的全量更新模式。