Apache NiFi ist eine leistungsstarke Open-Source-Plattform zur Automatisierung und Steuerung von Datenflüssen zwischen Systemen. NiFi ermöglicht es, Daten aus verschiedenen Quellen zu erfassen, zu verarbeiten und an unterschiedliche Ziele weiterzuleiten. Doch was passiert, wenn ein Flow immer wieder von vorn beginnt? Werden die Daten immer wieder neu erfasst, was zu Doppelungen und somit zu Fehlern führt? Genau hier kommt das State Management ins Spiel, das Gedächtnis hinter jedem zuverlässigen NiFi Flow. Auch in NiFi 2.0 bleibt das State Management der Schlüssel zu zuverlässigen und nachvollziehbaren Datenflüssen. 

Was ist „State“ und warum ist das so wichtig für Datenflüsse?

Ein Datenfluss verarbeitet Informationen oft nicht nur einmalig, sondern kontinuierlich. Etwa Bestellungen aus einer Datenbank, neue Dateien auf einem Server oder Sensordaten. Wenn bei jedem Durchlauf wieder alle Daten neu gelesen werden, kann dies nicht nur ineffizient, sondern auch riskant sein. Doppelte Verarbeitung, verlorene Informationen oder verpasste Aktualisierungen sind die Folge.

Genau hier setzt das State Management von Apache NiFi an. Es sorgt dafür, dass sich der Datenfluss anhand eines Zeitstempels, einer ID oder eines Dateinamens merkt, welche Daten bereits verarbeitet wurden. Dieser Zustand („State“) bildet die Grundlage für inkrementelle Verarbeitung und sichert euch Nachvollziehbarkeit der Prozesse. 

Lokaler oder clusterweiter Speicher? So merkt sich NiFi was schon erledigt ist

Apache NiFi bietet zwei Arten der Zustandsspeicherung: Local State und Cluster State. Beim Local State merkt sich ein einzelner Node, welche Daten verarbeitet wurden. Diese Methode ist ideal für Flows, die auf einem einzelnen Knoten laufen Bei verteilten Flows, die über mehrere Nodes in einem Cluster laufen, kommt der Cluster State zum Einsatz. Hierbei wird der Zustand über alle Nodes hinweg synchronisiert. Die Konfiguration, wo und wie der Zustand gespeichert wird, erfolgt in der Datei nifi.properties über die folgenden beiden Einstellungen:

nifi.state.management.provider.local=local-provider

nifi.state.management.provider.cluster=zk-provider

Diese Einträge definieren, welche State Provider für Lokale und Cluster-Umgebungen verwendet werden. Der lokale State wird von Prozessoren genutzt, die nur auf einem einzelnen Node laufen, während der Cluster State benötigt wird, wenn mehrere Nodes koordiniert auf einen gemeinsamen Zustand zugreifen müssen.

Die Datei state-management.xml ergänzt die Einstellungen in der Konfigurationsdatei nifi.properties, indem sie die konkreten Details der State Provider definiert. 

Dieser Provider wird für Prozessoren oder Komponenten verwendet, die nur auf einem einzelnen Node laufen. In diesem Beispiel wird der WriteAheadLocalStateProvider verwendet, der die Zustände im lokalen Dateisystem speichert. Der Pfad ./state/local gibt an, wo genau auf dem Dateisystem die Zustände gespeichert werden.  

Dieser Provider kommt zum Einsatz, wenn NiFi in einem Cluster betrieben wird und Zustände zwischen mehreren Nodes geteilt werden müssen. Der ZooKeeperStateProvider nutzt Apache ZooKeeper, um diese Daten zentral zu verwalten. Hier wird z. B. definiert, mit welchem ZooKeeper-Server (connect.string) NiFi kommunizieren soll und unter welchem Pfad (root.node) die Clusterzustände gespeichert werden.  

Transparenz inklusive: Den aktuellen State jederzeit im Blick​

Ein großer Vorteil von Apache NiFi ist die Transparenz beim Umgang mit gespeicherten Zuständen. Für jeden Prozessor, der State verwendet, lässt sich über das Kontextmenü („View State“) einsehen, welche Informationen aktuell gespeichert sind. Bei Bedarf, z. B. bei Fehlersuche und Tests, lässt sich dieser State manuell zurücksetzen. Mit einem Klick auf „Clear State“ wird der bisherige Zustand gelöscht und der Prozessor beginnt erneut bei null. Diese Funktion ist besonders hilfreich beim Debugging oder Änderungen an der Datenquelle.  

Beim Zurücksetzen werden alle zuvor gespeicherten Zustandsinformationen gelöscht und der Prozessor verhält sich, als würde er zum ersten Mal ausgeführt werden. Das bedeutet: Alle Daten werden erneut verarbeitet. Im produktiven Einsatz sollte dieser Schritt mit Bedacht gewählt werden, da er unter Umständen zu doppelter Verarbeitung führen kann. In Testumgebungen ist das gezielte Zurücksetzen ein nützliches Werkzeug, um Flows neu zu validieren.  

​Welche Prozessoren arbeiten mit State?​

Nicht alle Prozessoren in Apache NiFi speichern Zustände, aber einige sind explizit darauf ausgelegt, sich Informationen aus vorherigen Durchläufen zu merken. Besonders wichtig ist die Zustandsspeicherung z. B. beim Einlesen von Daten, bei Datenbankabfragen oder zur Vermeidung von Duplikaten. Ein typischer Anwendungsfall sind die List-Prozessoren, die sich merken, welche Dateien, Objekte oder Daten bereits erkannt wurden. Auf diese Weise lassen sich nur neue oder veränderte Daten weiterverarbeiten und Doppelungen werden somit vermieden. Neben den zahlreichen List-Prozessoren, die mit State arbeiten, nutzt auch der Prozessor QueryDataBaseTable das State-Management, wie im folgenden Abschnitt genauer erläutert wird.  

​Datenabfragen clever steuern mit QueryDatabaseTable​

Ein Paradebeispiel für State Management in Aktion ist der Prozessor QueryDatabaseTable. Anstatt bei jedem Lauf alle Datensätze aus einer Tabelle zu laden, fragt dieser Prozessor nur diejenigen ab, die seit dem letzten Durchlauf neu hinzugekommen oder geändert worden sind. Dazu wird eine bestimmte Spalte, beispielsweise „last_updated“, als sogenannte „Maximum-value Column“ definiert. Beim ersten Lauf wird der höchste Wert dieser Spalte gespeichert. Bei jedem weiteren Durchlauf fragt der Prozessor ausschließlich Datensätze ab, deren Wert in dieser Spalte höher ist. Diese Methode spart nicht nur Zeit und Rechenleistung, sondern reduziert auch das Risiko doppelter Verarbeitung deutlich.  

Fazit

State Management ist ein oft unterschätzter, aber zentraler Baustein für die Effizienz und Stabilität von Datenflüssen in Apache NiFi. Es verhindert Doppelungen und sorgt für eine nachvollziehbare, transparente Datenverarbeitung. Gerade in den komplexeren Umgebungen mit verteilten Systemen und kontinuierlichem Datenstrom macht ein gut konfiguriertes State Management den entscheidenden Unterschied. Wer NiFi professionell einsetzt, sollte diese Funktion gezielt nutzen.

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