流系统通过使用事件时间处理、水位线和窗口策略来处理乱序数据,以确保尽管存在延迟也能获得准确结果。与处理时间(数据进入系统的时间)不同,事件时间反映事件实际发生的时间,这对于正确性至关重要。例如,分析用户活动日志的系统必须按时间戳对事件进行分组,即使网络延迟导致数据延迟到达。为了管理这种情况,Apache Flink 或 Apache Beam 等流处理框架使用水位线(watermarks)跟踪事件时间——这是一种估计所有数据在某个时间戳之前可能已经接收到的机制。这使得系统可以在考虑微小延迟的同时继续进行计算。
水位线通过设置阈值来确定等待延迟数据的时间。假设一个窗口聚合了下午 2:00 到 2:05 的事件。水位线可能会在下午 2:07 发出信号,表明截至下午 2:05 的事件已处理完毕(留出 2 分钟的缓冲时间)。在水位线之后到达的任何数据都被认为是“延迟数据”,需要特殊处理。窗口策略,例如固定(翻滚)窗口或滑动窗口,定义了如何对事件进行分组。例如,一个会话窗口可能会在 10 分钟不活动后自动关闭。系统还使用触发器来发出部分结果(例如,每小时汇总)或在延迟数据到达时更新输出,从而在不无限期阻塞的情况下确保灵活性。
为了处理到达时间超过水位线阈值的数据,系统采用了允许延迟配置和侧输出(side outputs)。例如,Google Dataflow 允许开发者指定一个宽限期(例如,1 小时),在此期间延迟数据仍然可以更新先前结果。在此期限外的数据会被路由到单独的数据流进行手动检查或记录。状态管理确保系统保留窗口数据,直到水位线和宽限期过期,之后数据会被清理以避免内存泄漏。Apache Kafka 等工具也可以在摄取之前缓冲乱序事件。这些机制平衡了准确性和性能,即使在不可预测的环境中也能实现实时洞察。