architektura

Właśnie skończyłem kolejne szkolenie (nie byle jakie, bo to było 2-miesięczne, kompleksowe – serio, hardcore). Uświadomiło mi ono jedną bardzo konkretną rzecz w kontekście naszego zrozumienia systemów Big Data. Chciałem się nią podzielić. Artykuł przede wszystkim do technicznych, ale… nie tylko. Zdecydowanie nie tylko.

Złożoność – nasz główny wróg

Podchodząc do systemu przetwarzania bardzo dużych ilości danych, mamy jednego podstawowego wroga. Staje przed nami niczym behemot już na poziomie koncepcji. Jest to… stopień złożoności problemu. Przyznajmy szczerze – nie lubimy złożonych problemów. Ani w życiu prywatnym, ani zawodowym. Aby rozwiązać taki problem, należy wytężyć mózgownicę do takich granic, które u niektórych powodują niemały ból.

Szczególnie daje się to we znaki, gdy ktoś przeszedł do Big Data z “tradycyjnej IT”. Jeśli robiłeś wcześniej aplikacje webowe, możesz doznać szoku. I nie mówię nawet o tym, że dotychczas wszystkie Twoje problemy zawarte były w jednym pliku z logami, podczas gdy tutaj nawet pojedyncza technologia ma kilka serwisów, a każdy z nich swoje własne logi.

Po prostu złożoność jest inna. Robiąc aplikację webową (zostańmy przy tym), mam jasne wytyczne, standardy i zwykle prostą ścieżkę, którą uruchamia (najczęściej) użytkownik. Wejdziemy pod odpowiedni adres? W takim razie musimy wysłać zapytanie do bazy danych, dokonać kilku obliczeń i wyrenderować stronę końcową.

Gorzej, jeśli trzeba zbudować cały skomplikowany system, a wejście (rozumiane jako input)… cóż, wejścia czasami nie ma. Albo jest ich bardzo, bardzo wiele. Albo – co gorsza – jest wejście, wyglądające bardzo “tradycyjnie”(np. request użytkownika).

Jak zaprojektować system – problem złudnego “wejścia” (inputu)

Przypuśćmy taką prostą sytuację. Robimy aplikację-wyszukiwarkę filmów związanych z danymi miastami. W efekcie wpiszemy nazwę miasta, a otrzymujemy listę miast, które w ten czy inny sposób dotyczą go (czy to w kontekście tematyki czy lokalizacji).

Bardzo łatwo w takiej sytuacji zacząć całe projektowanie wychodząc od użytkownika i mając przeświadczenie, że to on musi uruchamiać całą machinę. No świetnie, zatem wcielmy się w taką rolę. Użytkownik wpisuje nazwę miasta i… i co? Czy mam teraz starać się wyszukiwać po internecie wszystkich możliwych informacji? Byłoby to całkiem, całkiem długotrwałym procesem.

No dobrze, więc może zacząć zbierać oraz przetwarzać dane, osobno? Pomysł dobry. Jednak i tutaj można łatwo wpaść w pułapkę wąskiego myślenia. Ciągle mamy z tyłu głowy użytkownika, więc zaczynają powstawać dziwne pomysły, na uruchamianie przetwarzania po wykonanym requeście, w trakcie itd. Ciągle mamy tą manierę, że staramy się wychodzić od jednego punktu i przejść przez wszystkie elementy systemu. To trochę tak, jakbyśmy starali się złapać bardzo dużo drewnianych klocków na raz. Nie ma szans – wypadnie. Kto próbował ekspresowo posprzątać po zabawach swoich dzieci u Dziadków, wie o co chodzi.

Słowo klucz: decentralizacja

Prowadząc szkolenie, gdzieś w połowie zorientowałem się, że coś jest nie tak. Zbadałem temat i zauważyłem, że kursanci bardzo dziwnie podeszli do budowy modułów. Chodziło konkretnie o te podstawowe rzeczy, jakimi jest wejście i wyjście aplikacji (input i output) oraz zarządzanie całością.  Zasadniczo cały projekt opierał się oczywiście o bardzo wiele mniejszych modułów. Niektóre pobierały dane z internetu, inne te dane czyściły i przetwarzały. Jeszcze inny moduł – streamingowy – służył do kontaktu użytkownika z systemem.

W pewnym momencie, po raz kolejny dostałem pytanie, które brzmiało mniej więcej tak: “No, skoro mamy mnóstwo małych modułów, to chyba musimy też gdzieś zbudować skrypt, który to wszystko uruchamia prawda?“. Uznałem, że czas na radykalną zmianę myślenia, przerwanie “starego” paradygmatu i zrozumienia o co chodzi w systemach do przetwarzania i obsługi dużych danych.

Myśl po nowemu – czyli jak poprawnie patrzeć na systemy Big Data?

Oczywiście nie ma jednej złotej zasady, dzięki której zrozumiemy “filozofię Big Data”. Jest jednak coś, czego zrozumienie może być przełomem. Pozwoli wygrać ze złożonością, pozwoli zrozumieć duży, skomplikowany system. Pomoże – wreszcie – przestać siwieć (albo, jak w moim przypadku jest – łysieć) z frustracji.

Otóż, chodzi o magiczne słowo: decentralizacja. Nie, mowa nie o technologii blockchain;-). Chodzi o umiejętność spojrzenie na cały system metodą “od ogółu do szczegółu” i zrozumienie poszczególnych elementów (modułów lub powiązań między nimi). Spójrzmy na kilka kwestii, które to tłumaczą.

1. Każdy wielki system zbudowany jest z wielu mniejszych (co nie znaczy małych) modułów. Na etapie rozumienia całości, nie musimy wgłębiać się w technikalia czy implementację. Wystarczy nam ogólna wiedza o tym co dany moduł przyjmuje, a co zwraca (jakie jest jego zadanie). Dodatkowo jeśli wiemy z jakimi modułami łączy się (bezpośrednio, lub na poziomie logicznym) to już w ogóle bardzo dużo.
2. Każdy moduł ma swoje zadanie. Niekoniecznie musi być zależne od innych modułów! Przykładowo, jeśli potrzeba nam w systemie pogody, to potrzeba nam pogody. Nie musimy wiązać tego z modułem, który pobiera filmy, albo składuje requesty od użytkownika. W momencie rozumienia modułu od pogody, musimy zbudować mechanizmy pobierające pogodę. Jak to zrobimy? Z wykorzystanie pythona, javy? A może Nifi?
3. Każdy moduł może być uruchamiany niezależnie od użytkownika. I tutaj musimy znać miejsce takiego podsystemu w systemie.
   • Jeśli jest niezależny od czegokolwiek – wystarczy prosty skrypt oraz jakiś scheduler, typu Airflow czy Oozie. Pogodę możemy pobierać co godzinę niezależnie od wszystkiego.
   • Jeśli jest zależny, musimy wiedzieć w jaki sposób jest zależny. Znów najprawdopodobniej użyjemy schedulera, ale pewnie uzależnimy go od wyników innych modułów (jeśli dane nie zostały pobrane, nie ma sensu uruchamiać czyszczenia).
   • Może się okazać, że moduł naprawdę jest w ścisłym kontakcie z użytkownikiem. W takiej sytuacji, po prostu musimy to dobrze umieścić.
4. Gdy pracujemy z danym modułem, możemy się zagłębić w szczegóły, a jednocześnie “zapomnieć” o reszcie systemu. Gdy – znów – zaciągamy dane pogodowe, nie musimy myśleć o tym jak one potem zostaną wykorzystane. Dzięki temu usuwamy element, który nas przytłacza. Aby to zrobić – to istotne – powinniśmy wcześniej dobrze zaprojektować całość, łącznie z szczegółowo opisanym wyjściem (output’em). Jakie dokładnie dane pogodowe muszę zwrócić? Gdzie je zapisać? Do jakiej tabeli? Z jaką strukturą? To wszystko powinno być spisane na etapie projektowania, przed implementacją.

Podsumowanie

Tak więc, wracając do problemu ze szkolenia – nie, nie musimy mieć żadnego skryptu, który uruchamia moduły jeden po drugim. Wręcz byłoby to zabiciem idei. Moduły za to powinniśmy uruchamiać w którymś z wyspecjalizowanych schedulerów (polecam Airflow). Dzięki nim możemy przeznaczyć do regularnego startu konkretny moduł, albo połączyć go z innymi. Do tego możemy obsłużyć różne wyniki (np. wysłać email, jeśli coś pójdzie nie tak), przejrzeć logi itd.

Zdaję sobie sprawę, że to co przedstawiłem powyżej, dla wielu jest banałem. Jest jednak taki etap (na początku), gdy trzeba “przeskoczyć” na inne myślenie. I warto zacząć właśnie od kwestii decentralizacji.

Między innymi takich rzeczy, poza stricte technicznymi, uczę na naszych RDFowych szkoleniach. Przejrzyj te, które możemy dla Was zrobić, a potem przekonaj szefa, że solidnie wykwalifikowany zespół, to lepsze wyniki firmy;-).

Zachęcam także do dołączenia do naszej rodzącej się polskiej społeczności Big Data! Obserwuj RDF na LinkedIn, subskrybuj newsletter i daj znać że żyjesz. Razem możemy więcej!

Imię*

Email*

 TAK - zbieramy o Tobie informacje. NIE - w przeciwieństwie do większości zbieramy tylko śladowe ich ilości, których na dodatek nikomu nie sprzedamy. Proszę, zaakceptuj RODO i ruszajmy w podróż szlakiem Big Data;-)