Flink實時處理技術課程教學大綱

“Flink實時大數(shù)據處理技術”課程教學大綱英文名稱：Flinkreal-timebigdataprocessingtechnology課程編號：學時數(shù)：80其中講授學時數(shù)：64 實驗學時數(shù)：16 學分數(shù)：x適用專業(yè)：數(shù)據科學與大數(shù)據技術一、課程的性質和教學目標《Flink實時大數(shù)據處理技術》課程是一門專注于ApacheFlink框架的深入學習和實踐的課程。該課程旨在通過系統(tǒng)的教學和實戰(zhàn)項目，使學生全面理解和掌握Flink在實時大數(shù)據處理方面的技術和應用。課程性質特點可以概括為以下幾個方面：專業(yè)性強：課程內容針對Flink這一開源的流式處理和批處理框架，深入剖析其核心概念、原理和技術細節(jié)。實踐性強：課程不僅包含理論知識的講解，還通過大量的實戰(zhàn)項目，讓學生親自動手操作，提升實踐能力。綜合性高：課程不僅涵蓋Flink的基礎知識和應用，還涉及數(shù)據倉庫、流處理、批處理等多個相關領域的知識和技術?！禙link實時大數(shù)據處理技術》課程的具體教學目標如下：一、知識目標理解Flink基本概念：學生能夠清晰理解Flink的定義、特點、應用場景以及與其他大數(shù)據處理框架的對比。掌握Flink核心技術：學生能夠掌握Flink的核心技術，包括流處理、批處理、狀態(tài)管理、容錯機制等。熟悉FlinkAPI：學生能夠熟練使用Flink的API進行編程，包括DataStreamAPI、TableAPI等。二、能力目標編程能力：學生能夠使用Flink進行大數(shù)據的實時處理和批處理，編寫高效的Flink作業(yè)。問題解決能力：學生能夠獨立分析和解決在Flink應用中遇到的問題，如性能調優(yōu)、異常處理等。項目實踐能力：學生能夠參與實際的大數(shù)據項目，利用Flink技術解決實際問題。三、素質目標團隊協(xié)作：培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，能夠在團隊中有效溝通和協(xié)作，共同完成大數(shù)據項目。創(chuàng)新思維：鼓勵學生關注新技術和新趨勢，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，為大數(shù)據領域的發(fā)展做出貢獻。二、專業(yè)能力目標：一、基礎理論與知識掌握掌握ApacheFlink的核心概念和原理，包括其作為開源的流式處理和批處理框架的特性和優(yōu)勢。理解Flink如何對無界和有界數(shù)據流進行有狀態(tài)計算，并能闡述Flink在大數(shù)據實時處理領域的應用場景。熟悉Flink的流處理模型、時間處理機制（如事件時間、處理時間、攝取時間）、窗口處理（如滾動窗口、滑動窗口、會話窗口）等核心概念。二、編程與操作能力熟練使用Flink的DataStreamAPI和TableAPI進行編程，包括數(shù)據流的創(chuàng)建、轉換、聚合、過濾等操作。理解和實踐Flink的狀態(tài)管理機制，能夠在程序中創(chuàng)建和使用狀態(tài)來存儲和處理數(shù)據流中的信息。熟悉Flink的容錯和檢查點機制，了解如何確保作業(yè)在失敗時的數(shù)據一致性和可恢復性。三、項目實戰(zhàn)與應用能力通過實戰(zhàn)項目，能夠獨立完成Flink作業(yè)的開發(fā)、部署和調優(yōu)，包括性能優(yōu)化、資源管理等。能夠將Flink應用于實時數(shù)據分析、異常檢測、日志處理、實時推薦等實際業(yè)務場景中，解決實際問題。學會與其他大數(shù)據生態(tài)系統(tǒng)中的組件（如Kafka、Hadoop、HBase等）進行集成和協(xié)作，構建完整的大數(shù)據處理和分析平臺。四、問題解決與創(chuàng)新能力能夠獨立分析和解決在Flink應用中遇到的問題，如數(shù)據傾斜、內存溢出、延遲過高等性能問題。具備對Flink新功能和技術的敏銳度，能夠迅速掌握并將其應用于項目中。鼓勵創(chuàng)新思維，能夠結合業(yè)務需求和技術趨勢，提出創(chuàng)新性的解決方案和優(yōu)化建議。五、團隊協(xié)作與溝通能力培養(yǎng)良好的團隊協(xié)作精神，能夠在團隊中有效溝通和協(xié)作，共同完成大數(shù)據項目。學會與其他團隊成員、客戶或利益相關者進行有效的溝通和協(xié)調，確保項目的順利進行。課程思政目標：一、職業(yè)道德與責任感培養(yǎng)學生的誠實守信品質，確保在大數(shù)據處理和分析過程中遵守職業(yè)道德規(guī)范，保護用戶隱私和數(shù)據安全。增強學生的責任感，使其認識到在大數(shù)據處理和分析工作中，任何決策和行動都可能對社會和個人產生深遠影響，因此必須謹慎對待。二、團隊協(xié)作與溝通能力培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神，通過項目實戰(zhàn)和團隊合作，讓學生學會與他人有效溝通和協(xié)作，共同解決問題。提高學生的溝通能力，使其能夠清晰表達自己的想法和觀點，同時也能夠傾聽他人的意見和建議，促進團隊和諧與進步。三、創(chuàng)新思維與解決問題能力激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，鼓勵學生敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀念和方法，提出創(chuàng)新性的解決方案和優(yōu)化建議。培養(yǎng)學生的解決問題能力，使其在面對大數(shù)據處理和分析中的復雜問題時，能夠迅速找到問題的根源并提出有效的解決方案。四、法律意識與合規(guī)操作增強學生的法律意識，使其了解并遵守相關的法律法規(guī)和政策規(guī)定，確保在大數(shù)據處理和分析過程中不侵犯他人的合法權益。培養(yǎng)學生的合規(guī)操作習慣，使其在進行數(shù)據處理和分析時能夠遵循公司規(guī)章制度和行業(yè)規(guī)范，避免違規(guī)操作帶來的風險。五、社會責任與可持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)學生的社會責任感，使其認識到大數(shù)據處理和分析工作對于社會發(fā)展和進步的重要性，積極貢獻自己的力量。引導學生關注可持續(xù)發(fā)展問題，在大數(shù)據處理和分析過程中注重節(jié)能減排、資源循環(huán)利用等環(huán)保問題，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。三、課程教學內容的基本要求、重點和難點第一章ApacheFlink概述1.1 Flink是什么掌握Flink的介紹以及Flink發(fā)展現(xiàn)狀和未來。1.2 Flink層次架構掌握Flink核心層次架構情況以及作用1.3 大數(shù)據處理架構的發(fā)展掌握主流大數(shù)據實時處理發(fā)展現(xiàn)狀和各自優(yōu)缺點1.4 Flink應用場景掌握Flink的應用場景知道Flink的用途1.5Flink生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)掌握Flink生態(tài)環(huán)境技術1.6 Flink與其他大數(shù)據框架的關系掌握Flink與其他大數(shù)據框架的關系與區(qū)別。重點：Flink是什么、Flink層次架構、大數(shù)據處理架構的發(fā)展、Flink應用場景、Flink生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)、Flink與其他大數(shù)據框架的關系。難點：Flink層次架構。思政教學（支撐思政目標）介紹我國的大數(shù)據發(fā)展史以及現(xiàn)狀，結合實例激發(fā)學生愛國主義情懷，傳播愛黨、愛國、積極向上的正能量。第二章Scala語言2.1Scala語言概述掌握Scala語言是什么？以及Scala語言與其他編程語言的關系。2.2Scala語言入門理解Scala語言語言的基礎內涵與Scala語言的編程方式2.3集合掌握Scala語言中常用集合2.4函數(shù)式編程掌握Scala語言中函數(shù)式編程2.5面向對象編程掌握Scala語言面向對象2.6模式匹配掌握Scala語言模式匹配重點：Scala語言入門、Scala語言中常用集合、面向對象編程難點：模式匹配思政教學（支撐思政目標）融合職業(yè)素養(yǎng)中編碼規(guī)范的意義，在知識傳授、能力培養(yǎng)中弘揚社會主義核心價值觀。第三章環(huán)境搭建和應用部署3.1Flink開發(fā)環(huán)境搭建理解Flink開發(fā)環(huán)境搭建流程3.2Flink詞頻統(tǒng)計理解Flink詞頻統(tǒng)計的原理3.3Flink集群部署理解Flink集群部署的原理和方式3.4YARN模式的部署與應用提交理解Flink在YARN模式的部署與應用提交重點：Flink詞頻統(tǒng)計難點：YARN模式的部署與應用提交、Flink集群部署思政教學（支撐思政目標）融合職業(yè)素養(yǎng)中編碼規(guī)范的意義，在知識傳授、能力培養(yǎng)中弘揚社會主義核心價值觀。第四章Flink流處理架構與原理4.1Flink流處理架構與原理掌握Flink流處理架構與原理和實現(xiàn)4.2Flink流處理架構掌握Flink流處理架構的核心思想4.3Flink集群架構掌握Flink集群架構的原理和實現(xiàn)方式重點：Flink流處理架構、Flink流處理架構與原理難點：Flink集群架構思政教學（支撐思政目標）注重文化修養(yǎng)、道德修養(yǎng)的輸入，為社會輸出人生價值、為國家發(fā)展貢獻力量。第五章流處理API5.1基本使用熟悉API的基本使用。5.2DataStream數(shù)據源熟悉DataStream數(shù)據源有些。5.3DataStream轉換算子掌握DataStream轉換算子有那些和用法5.4DataStreamSink掌握DataStreamSink的用法5.5用戶行為實時分析了解用戶行為實時分析的方式和方法，能夠應用所學進行分析熟悉運行測試的流程及方法。重點：DataStream數(shù)據源、DataStream轉換算子、DataStreamSink難點：用戶行為實時分析思政教學（支撐思政目標）注重文化修養(yǎng)、道德修養(yǎng)的輸入，為社會輸出人生價值、為國家發(fā)展貢獻力量。第六章時間和窗口6.1時間與窗口的概念理解Flink的時間與窗口的概念6.2窗口的基本使用理解Flink的窗口的基本使用方法6.3窗口函數(shù)理解Flink窗口函數(shù)用法重點：窗口的基本使用、時間與窗口的概念難點：窗口函數(shù)思政教學（支撐思政目標）培養(yǎng)學生持之以恒、百折不撓、不斷打磨專業(yè)能力的品質和工匠精神。第七章處理函數(shù)與狀態(tài)管理7.1處理函數(shù)了解Flink處理函數(shù)用法。7.2多流操作熟悉Flink多流操作過程。7.3狀態(tài)管理掌握Flink狀態(tài)管理7.3狀態(tài)持久化掌握Flink的狀態(tài)持久化方式和過程重點：處理函數(shù)、多流操作、狀態(tài)持久化、狀態(tài)管理難點：狀態(tài)持久化、狀態(tài)管理思政教學（支撐思政目標）培養(yǎng)學生持之以恒、百折不撓、不斷打磨專業(yè)能力的品質和工匠精神。第八章TableAPI和SQL8.1TableAPI&SQL概述理解Flink的TableAPI&SQL概述作用。8.2FlinkSQL使用熟悉Flink的FlinkSQL使用方式和方法。8.3窗口處理掌握Flink窗口處理原理、方式和方法8.4函數(shù)熟悉Flink函數(shù)作用以及用法等。重點：FlinkSQL使用、窗口處理、函數(shù)難點：窗口處理、函數(shù)思政教學（支撐思政目標）鼓勵學生多與正能量的人交往，樹立正確的交友觀、價值觀。第九章FlinkKafka連接器9.1Kafka概述掌握Kfaka的原理和介紹。9.2生產者與消費者理解Kafka的生產者與消費者是什么，作用和實現(xiàn)方式。9.3Flink集成Kafka理解Flink集成Kafka的過程原理和方式。9.4數(shù)據實時清洗與可視化理解Flink對數(shù)據實時清洗與可視化。重點：生產者與消費者、Flink集成Kafka、數(shù)據實時清洗與可視化難點：Flink集成Kafka、數(shù)據實時清洗與可視化思政教學（支撐思政目標）結合大數(shù)據的分而治之思想，啟發(fā)學生的團結合作意識、統(tǒng)籌意識。第十章Flink數(shù)據倉庫項目實戰(zhàn)10.1數(shù)據倉庫概述掌握數(shù)據倉庫的構建和安裝。10.2數(shù)據倉庫架構與模型設計掌握基于數(shù)據倉庫的與模型設計對倉庫運行和測試。10.3實時數(shù)倉環(huán)境準備10.4項目具體實現(xiàn)重點：數(shù)據倉庫架構與模型設計、實時數(shù)倉環(huán)境準備、項目具體實現(xiàn)難點：項目具體實現(xiàn)思政教學（支撐思政目標）指針靈活，但萬變不離其宗。教育學生不忘初心、牢記使命，全心全意為人民服務。四、教學方式及學時分配表2各章節(jié)教學方式與學時分配序號主要內容主要教學方式學時分配1第1章ApacheFlink概述線下課堂講授+學生邊學邊練122第2章Scala語言線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練123第3章環(huán)境搭建和應用部署線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練84第4章Flink流處理架構與原理線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練65第5章流處理API線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練106第6章時間和窗口線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練67第7章處理函數(shù)與狀態(tài)管理線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練68第8章TableAPI和SQL線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練89第9章FlinkKafka連接器線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練810第10章Flink數(shù)據倉庫項目實戰(zhàn)線上自學+在線評測+線下課堂講授+學生邊學邊練8五、其它教學環(huán)節(jié)的要求1.課內采用“講授為主、討論為輔”的方式，課后提供PPT課件下載。2.課外環(huán)節(jié)包括