Flink中任务的并发：slot和parallelism
1 任务的执行流程
Flink有三大组件：client、JobManager、TaskManager。client将用户提交的任务解析成执行流程图，然后提交给JobManager，JobManager收到任务执行流程图后，进行并行化，JobManager再申请TaskManager资源，将具体的任务交给TaskManager执行。
2 slot
TaskManager相当于是Worker，是具体执行任务的工作者，TaskManager在启动后会设置slot的数量，即当前TaskManager可以执行的任务数量。
那么一个Task是否只包含一个运算呢？如下代码，其中的数据源读取、keyBy、window、apply、sink是否都分别需要一个Task执行呢？
kafkaStream
.keyBy(0, 1, 2)
.window()
.apply();
如果每个操作都需要一个Task执行，在不考虑并行度的情况下，至少需要5个Task才能运行该任务。如果不同的任务在一台机器上执行，则会有线程切换的开销，如果在不同机器上执行，还会有网络开销。通过对执行流的观察，我们发现有些场景是可以进行优化的。
例如，读取数据源后，如果需要发送到机器机器上执行keyBy()操作，性能显然是不行的，最好的办法就是将这两个操作使用一个线程执行，减少了网络开销。同样的，后面的window和apply也可以放到一起，进行窗口划分后，可以直接对窗口中的数据进行处理。
因此，上面的代码(包含读取数据源)只需要两个Task即可：
- 读取数据，进行HASH(keyBy)
- 对数据划分窗口，并对窗口中的记录执行操作
这种方式称为链式优化，将多个可以同时执行的操作放在一个Task中执行，用以减少开销(线程切换和网络)，提供系统性能。
那么，哪些操作可以进行链式优化呢？也就是，哪些操作可以合并在一起呢？
总的原则就是：上下游的并行度相同，并且允许链式优化。
简单来说，有以下策略：
- 上下游并行度一致，也就是不需要进行HASH
- 下游只有一个上游
- 上下游都在同一个slot group中
- 用户没有禁用链式优化
上述优化是通过将部分操作合并在一起执行，相当于进行了打包，减少了Task的数量。上面的代码就可以用两个Task执行，那是否需要2个slot呢？
如果使用2个slot执行，由于两个Task对资源的需求是不一样的，可能会造成两个slot的资源使用率差别很大，为了更好地使用资源，提供系统性能，可以将2个Task放到一个slot执行。因此，上面的程序，在不考虑并行度的情况下，只需要1个slot即可。
这里涉及到Flink中的另一个概念：Slot Group(共享slot组)。默认情况下，Flink允许多个Task在同一个slot中执行，即属于同一个slot组，该组名是default，因此，有可能一个slot中有整个job的所有步骤。用户也可以手动将Task放到不同的组：operator().slotSharingGroup(“group_name”) 强制将operator()的共享组设置为group_name，而不是默认的default。
3 parallelism
为了提供系统的吞吐量，Task在执行时会启动多个执行实例，Task的执行实例的个数，就是该任务的并行度。
这里引入SubTask，用以跟Task区分：
Task：Job执行流程中的任务的数量，例如，上面的代码，经过链式优化后，Task的数量为2
SubTask：Task的执行实例，例如，如果某个Task的并行度是10，那么该Task的SubTask的数量就是10
Flink中有3个地方设置并行度，优先级依次降低(下面会覆盖上面的并行度配置)：
- 全局级别，设置所有Job的默认并行度：flink-config.yaml中的parallelism.default
- Job级别，设置某个Job的默认并行度：提交任务时设置命令行参数：flink -p 2
- stream级别，设置某个执行环境的默认并行度：StreamExecutionEnvironment.setParallelism(2)
- 算子级别，设置某个算子的并行度：operator().setParallelism(2)
4 小结
本文讲解的是flink在实现高吞吐的3个优化的部分：
- 链式优化：对可以放在一起执行的算子进行合并，减少Task的数量
- slot共享组：将资源密集型和非密集型的Task放在同一个slot中执行，提高slot资源的使用率
- 并行度：指定Task中包含SubTask的个数
因此，Flink中的Job执行模型如下：
Job提交给JobManager后，JobManager会根据并行度和链式关系将可以合并的算子进行合并，然后通过资源使用优化的整合考虑将哪些Task放到一个slot中执行。因此，每个Task会以线程的方式执行，多个Task会共享使用slot的资源(当前只有内存)。