Cách Tìm Hashtag Xu Hướng Top-K Từ Luồng Tweet Bằng Count-Min Sketch
Khi làm việc với các luồng dữ liệu lớn như hashtag từ tweet, việc lưu trữ và xử lý từng hashtag một trở nên không thực tế do yêu cầu bộ nhớ cao và các ràng buộc thời gian thực.
👉 Mục tiêu:
Tìm các hashtag xu hướng top-K trong thời gian thực từ luồng tweet liên tục.
✅ Đặt Vấn Đề
Một luồng tweet quy mô lớn gửi hàng ngàn hashtag mỗi giây.
Nhiệm vụ của bạn: Liên tục xác định các hashtag phổ biến nhất đang xu hướng ngay bây giờ.
✅ Thách Thức:
- Khối lượng lớn hashtag làm cho việc đếm chính xác trở nên không khả thi.
- Bộ nhớ hạn chế và cần xử lý nhanh.
- Kết quả gần đúng theo thời gian thực với độ chính xác tốt.
🧐 Hai Cách Tiếp Cận Thực Tiễn
1️⃣ Cách Tiếp Cận Nhiều CMS Theo Khoảng Thời Gian
✔️ Giải Quyết Vấn Đề:
Cho phép trả lời các câu hỏi như:
- “Những hashtag nào đang xu hướng trong 15 phút vừa qua?”
- “Những hashtag nào đang xu hướng trong 30 phút vừa qua?”
- “Những hashtag nào đang xu hướng trong 1 giờ vừa qua?”
✔️ Cách Hoạt Động:
- Duy trì nhiều phiên bản CMS, mỗi phiên bản cho một khoảng thời gian cố định (ví dụ: một CMS cho mỗi phút).
- Chỉ giữ lại N phiên bản CMS mới nhất tương ứng với khoảng thời gian mong muốn (cửa sổ trượt).
- Tại thời điểm truy vấn, tổng hợp số lượng từ các phiên bản CMS liên quan.
✅ Ví Dụ Triển Khai Java:
java
public class SlidingWindowCMS {
private final int windowSize;
private final LinkedList<CountMinSketch> cmsList;
public SlidingWindowCMS(int windowSize, int rows, int cols) {
this.windowSize = windowSize;
this.cmsList = new LinkedList<>();
}
public void addNewMinuteCMS(CountMinSketch newCms) {
if (cmsList.size() >= windowSize) {
cmsList.removeFirst();
}
cmsList.addLast(newCms);
}
public int query(String key) {
int totalCount = 0;
for (CountMinSketch cms : cmsList) {
totalCount += cms.count(key);
}
return totalCount;
}
}2️⃣ Cách Tiếp Cận Đếm Giảm
✔️ Giải Quyết Vấn Đề:
Trả lời các câu hỏi như:
- “Những hashtag nào đang xu hướng hiện tại, nặng hơn cho dữ liệu gần đây?”
✔️ Cách Hoạt Động:
- Sử dụng một phiên bản CMS duy nhất.
- Định kỳ áp dụng một hệ số giảm cho tất cả các bộ đếm (ví dụ: nhân với 0.99 mỗi phút).
- Các hashtag gần đây vẫn giữ được ý nghĩa trong khi các đếm cũ giảm dần tự động.
- Loại bỏ nhu cầu lưu trữ nhiều phiên bản CMS.
✅ Ví Dụ Triển Khai Java:
java
public class DecayingCMS {
private final CountMinSketch cms;
private final double decayFactor;
public DecayingCMS(int rows, int cols, double decayFactor) {
this.cms = new CountMinSketch(rows, cols);
this.decayFactor = decayFactor;
}
public void add(String key) {
cms.add(key);
}
public int query(String key) {
return cms.count(key);
}
public void applyDecay() {
cms.applyDecay(decayFactor);
}
}✅ Ví Dụ Triển Khai Count-Min Sketch:
java
public class CountMinSketch {
private final int[][] table;
private final int[] seeds;
private final int rows;
private final int cols;
private final Random rand = new Random();
public CountMinSketch(int rows, int cols) {
this.rows = rows;
this.cols = cols;
this.table = new int[rows][cols];
this.seeds = new int[rows];
for (int i = 0; i < rows; i++) seeds[i] = rand.nextInt();
}
public void add(String key) {
for (int i = 0; i < rows; i++) {
int index = Math.abs(hash(key, seeds[i]) % cols);
table[i][index]++;
}
}
public int count(String key) {
int min = Integer.MAX_VALUE;
for (int i = 0; i < rows; i++) {
int index = Math.abs(hash(key, seeds[i]) % cols);
min = Math.min(min, table[i][index]);
}
return min;
}
public void applyDecay(double factor) {
for (int i = 0; i < rows; i++)
for (int j = 0; j < cols; j++)
table[i][j] *= factor;
}
private int hash(String key, int seed) {
int hash = 0;
for (char c : key.toCharArray()) {
hash = hash * seed + c;
}
return hash;
}
}✅ Kết Luận
Khi xử lý các luồng hashtag trong thời gian thực:
- ✅ Sử dụng Nhiều CMS Theo Khoảng Thời Gian nếu bạn cần top-K chính xác trong các khoảng thời gian cố định (ví dụ: 15 phút, 1 giờ).
- ✅ Sử dụng Đếm Giảm CMS cho cái nhìn xu hướng gần đúng trong thời gian thực mà không cần các khoảng thời gian riêng biệt.
Cả hai cách tiếp cận đều giải quyết các vấn đề thực tế tùy thuộc vào yêu cầu của bạn.
👉 Để tìm hiểu sâu hơn về cách hoạt động của Count-Min Sketch, hãy xem bài viết tổng quan chi tiết về CMS 👉 Tổng Quan Về Count-Min Sketch.
