Apache Kafka ist eine verteilte Open-Source-Streamingplattform für Echtzeitdatenpipelines und Datenintegration. Es bietet ein effizientes und skalierbares Streamingsystem für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter:
- Echtzeitanalysen
- Streamverarbeitung
- Logaggregation
- Verteilte Nachrichten
- Ereignisstreaming
Lernziele
Installieren Sie Kafka auf einem Dataproc-Cluster für hohe Verfügbarkeit mit ZooKeeper (in dieser Anleitung als „Dataproc-Kafka-Cluster“ bezeichnet).
Erstellen Sie fiktive Kundendaten und veröffentlichen Sie sie dann in einem Kafka-Thema.
Erstellen Sie Hive-Parquet- und ORC-Tabellen in Cloud Storage, um gestreamte Kafka-Themendaten zu empfangen.
Reichen Sie einen PySpark-Job ein, um das Kafka-Thema zu abonnieren und in Cloud Storage im Parquet- und ORC-Format zu streamen.
Führen Sie eine Abfrage für die gestreamten Hive-Tabellendaten aus, um die gestreamten Kafka-Nachrichten zu zählen.
Kosten
In diesem Dokument verwenden Sie die folgenden kostenpflichtigen Komponenten von Google Cloud:
Mit dem Preisrechner können Sie eine Kostenschätzung für Ihre voraussichtliche Nutzung vornehmen.
Nach Abschluss der in diesem Dokument beschriebenen Aufgaben können Sie weitere Kosten vermeiden, indem Sie die erstellten Ressourcen löschen. Weitere Informationen finden Sie unter Bereinigen.
Hinweise
Erstellen Sie ein Google Cloud-Projekt, falls noch nicht geschehen.
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-
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
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Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
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Enable the Dataproc, Compute Engine, and Cloud Storage APIs.
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Enable the Dataproc, Compute Engine, and Cloud Storage APIs.
- In the Google Cloud console, go to the Cloud Storage Buckets page.
- Click Create bucket.
- On the Create a bucket page, enter your bucket information. To go to the next
step, click Continue.
- For Name your bucket, enter a name that meets the bucket naming requirements.
-
For Choose where to store your data, do the following:
- Select a Location type option.
- Select a Location option.
- For Choose a default storage class for your data, select a storage class.
- For Choose how to control access to objects, select an Access control option.
- For Advanced settings (optional), specify an encryption method, a retention policy, or bucket labels.
- Click Create.
Anleitungsschritte
Führen Sie die folgenden Schritte aus, um einen Dataproc-Kafka-Cluster zu erstellen, um ein Kafka-Thema im Parquet- oder ORC-Format in Cloud Storage zu lesen.
Kafka-Installationsskript in Cloud Storage kopieren
Das kafka.sh
Initialisierungsaktionsskript installiert Kafka auf einem Dataproc-Cluster.
Sehen Sie sich den Code an.
Kopieren Sie das Script
kafka.sh
für die Initialisierungsaktion in Ihren Cloud Storage-Bucket. Dieses Script installiert Kafka auf einem Dataproc-Cluster.Öffnen Sie Cloud Shell und führen Sie den folgenden Befehl aus:
gcloud storage cp gs://goog-dataproc-initialization-actions-REGION/kafka/kafka.sh gs://BUCKET_NAME/scripts/
Ersetzen Sie die folgenden Werte:
- REGION:
kafka.sh
wird in öffentlichen, regional getaggten Cloud Storage-Buckets gespeichert. Geben Sie eine Compute Engine-Region an, die sich geografisch in der Nähe befindet (z. B.us-central1
). - BUCKET_NAME: Der Name Ihres Cloud Storage-Buckets
- REGION:
Dataproc-Kafka-Cluster erstellen
Öffnen Sie Cloud Shell und führen Sie den folgenden
gcloud dataproc clusters create
-Befehl aus, um einen Dataproc-Cluster für hohe Verfügbarkeit zu erstellen, auf dem die Kafka- und ZooKeeper-Komponenten installiert werden:gcloud dataproc clusters create KAFKA_CLUSTER \ --project=PROJECT_ID \ --region=REGION \ --image-version=2.1-debian11 \ --num-masters=3 \ --enable-component-gateway \ --initialization-actions=gs://BUCKET_NAME/scripts/kafka.sh
Hinweise:
- KAFKA_CLUSTER: Der Clustername, der innerhalb eines Projekts eindeutig sein muss. Der Name muss mit einem Kleinbuchstaben beginnen und darf bis zu 51 Kleinbuchstaben, Ziffern und Bindestriche enthalten. Er darf nicht mit einem Bindestrich enden. Der Name eines gelöschten Clusters kann wiederverwendet werden.
- PROJECT_ID: Das Projekt, das diesem Cluster zugeordnet werden soll.
- REGION: Die Compute Engine-Region, in der sich der Cluster befindet, z. B.
us-central1
.- Sie können das optionale Flag
--zone=ZONE
hinzufügen, um eine Zone innerhalb der angegebenen Region anzugeben, z. B.us-central1-a
. Wenn Sie keine Zone angeben, wird mit der automatischen Zonenplatzierung von Dataproc eine Zone mit der angegebenen Region ausgewählt.
- Sie können das optionale Flag
--image-version
: Für dieses Tutorial wird die Dataproc-Image-Version2.1-debian11
empfohlen. Hinweis: Jede Image-Version enthält eine Reihe vorinstallierter Komponenten, einschließlich der in dieser Anleitung verwendeten Hive-Komponente (siehe Unterstützte Dataproc-Image-Versionen).--num-master
:3
Masterknoten erstellen einen Hochverfügbarkeitscluster. Die Zookeeper-Komponente, die für Kafka erforderlich ist, ist in einem HA-Cluster vorinstalliert.--enable-component-gateway
: Aktiviert das Dataproc Component Gateway.- BUCKET_NAME: Der Name Ihres Cloud Storage-Bucket, der das
/scripts/kafka.sh
-Initialisierungsskript enthält (siehe Kafka-Installationsskript in Cloud Storage kopieren).
Kafka-custdata
-Thema erstellen
So erstellen Sie ein Kafka-Thema im Dataproc-Kafka-Cluster:
Verwenden Sie das SSH-Dienstprogramm, um ein Terminalfenster auf der Clustermaster-VM zu öffnen.
Erstellen Sie ein Kafka-
custdata
-Thema./usr/lib/kafka/bin/kafka-topics.sh \ --bootstrap-server KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --create --topic custdata
Hinweise:
KAFKA_CLUSTER: Geben Sie den Namen Ihres Kafka-Clusters ein.
-w-0:9092
steht für den Kafka-Broker, der auf Port9092
des Knotensworker-0
ausgeführt wird.Nachdem Sie das
custdata
-Thema erstellt haben, können Sie die folgenden Befehle ausführen:# List all topics. /usr/lib/kafka/bin/kafka-topics.sh \ --bootstrap-server KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --list
# Consume then display topic data. /usr/lib/kafka/bin/kafka-console-consumer.sh \ --bootstrap-server KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --topic custdata
# Count the number of messages in the topic. /usr/lib/kafka/bin/kafka-run-class.sh kafka.tools.GetOffsetShell \ --broker-list KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --topic custdata # Delete topic. /usr/lib/kafka/bin/kafka-topics.sh \ --bootstrap-server KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --delete --topic custdata
Inhalte im Kafka-Thema custdata
veröffentlichen
Im folgenden Script werden mit dem kafka-console-producer.sh
-Kafka-Tool fiktive Kundendaten im CSV-Format generiert.
Kopieren Sie das Script und fügen Sie es in das SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters ein. Drücken Sie die Taste <return>, um das Script auszuführen.
for i in {1..10000}; do \ custname="cust name${i}" uuid=$(dbus-uuidgen) age=$((45 + $RANDOM % 45)) amount=$(echo "$(( $RANDOM % 99999 )).$(( $RANDOM % 99 ))") message="${uuid}:${custname},${age},${amount}" echo ${message} done | /usr/lib/kafka/bin/kafka-console-producer.sh \ --broker-list KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --topic custdata \ --property "parse.key=true" \ --property "key.separator=:"
Hinweise:
- KAFKA_CLUSTER: Der Name Ihres Kafka-Clusters.
Führen Sie den folgenden Kafka-Befehl aus, um zu prüfen, ob das Thema
custdata
10.000 Nachrichten enthält./usr/lib/kafka/bin/kafka-run-class.sh kafka.tools.GetOffsetShell \ --broker-list KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --topic custdata
Hinweise:
- KAFKA_CLUSTER: Der Name Ihres Kafka-Clusters.
Erwartete Ausgabe:
custdata:0:10000
Hive-Tabellen in Cloud Storage erstellen
Erstellen Sie Hive-Tabellen, um gestreamte Kafka-Themendaten zu empfangen.
Führen Sie die folgenden Schritte aus, um cust_parquet
- (Parquet-) und cust_orc
- (ORC-)Hive-Tabellen in Ihrem Cloud Storage-Bucket zu erstellen.
Fügen Sie Ihre BUCKET_NAME in das folgende Script ein, kopieren Sie das Script und fügen Sie es in das SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters ein. Drücken Sie dann die Eingabetaste, um ein
~/hivetables.hql
-Script (Hive Query Language) zu erstellen.Im nächsten Schritt führen Sie das
~/hivetables.hql
-Script aus, um Parquet- und ORC-Hive-Tabellen in Ihrem Cloud Storage-Bucket zu erstellen.cat > ~/hivetables.hql <<EOF drop table if exists cust_parquet; create external table if not exists cust_parquet (uuid string, custname string, age string, amount string) row format delimited fields terminated by ',' stored as parquet location "gs://BUCKET_NAME/tables/cust_parquet"; drop table if exists cust_orc; create external table if not exists cust_orc (uuid string, custname string, age string, amount string) row format delimited fields terminated by ',' stored as orc location "gs://BUCKET_NAME/tables/cust_orc"; EOF
Reichen Sie im SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters den
~/hivetables.hql
-Hive-Job ein, umcust_parquet
- (Parquet) undcust_orc
- (ORC)-Hive-Tabellen in Ihrem Cloud Storage-Bucket zu erstellen.gcloud dataproc jobs submit hive \ --cluster=KAFKA_CLUSTER \ --region=REGION \ -f ~/hivetables.hql
Hinweise:
- Die Hive-Komponente ist auf dem Dataproc-Kafka-Cluster vorinstalliert. Eine Liste der Hive-Komponentenversionen, die in den kürzlich veröffentlichten 2.1-Images enthalten sind, finden Sie unter 2.1.x-Releaseversionen.
- KAFKA_CLUSTER: Der Name Ihres Kafka-Clusters.
- REGION: Die Region, in der sich Ihr Kafka-Cluster befindet.
Kafka-custdata
in Hive-Tabellen streamen
- Führen Sie den folgenden Befehl im SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters aus, um die
kafka-python
-Bibliothek zu installieren. Ein Kafka-Client ist erforderlich, um Kafka-Themendaten in Cloud Storage zu streamen.
pip install kafka-python
Fügen Sie Ihre BUCKET_NAME ein, kopieren Sie den folgenden PySpark-Code und fügen Sie ihn in das SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters ein. Drücken Sie dann die Eingabetaste, um eine
streamdata.py
-Datei zu erstellen.Das Script abonniert das Kafka-
custdata
-Thema und streamt die Daten dann in Ihre Hive-Tabellen in Cloud Storage. Das Ausgabeformat, das Parquet oder ORC sein kann, wird als Parameter an das Script übergeben.cat > streamdata.py <<EOF #!/bin/python import sys from pyspark.sql.functions import * from pyspark.sql.types import * from pyspark.sql import SparkSession from kafka import KafkaConsumer def getNameFn (data): return data.split(",")[0] def getAgeFn (data): return data.split(",")[1] def getAmtFn (data): return data.split(",")[2] def main(cluster, outputfmt): spark = SparkSession.builder.appName("APP").getOrCreate() spark.sparkContext.setLogLevel("WARN") Logger = spark._jvm.org.apache.log4j.Logger logger = Logger.getLogger(__name__) rows = spark.readStream.format("kafka") \ .option("kafka.bootstrap.servers", cluster+"-w-0:9092").option("subscribe", "custdata") \ .option("startingOffsets", "earliest")\ .load() getNameUDF = udf(getNameFn, StringType()) getAgeUDF = udf(getAgeFn, StringType()) getAmtUDF = udf(getAmtFn, StringType()) logger.warn("Params passed in are cluster name: " + cluster + " output format(sink): " + outputfmt) query = rows.select (col("key").cast("string").alias("uuid"),\ getNameUDF (col("value").cast("string")).alias("custname"),\ getAgeUDF (col("value").cast("string")).alias("age"),\ getAmtUDF (col("value").cast("string")).alias("amount")) writer = query.writeStream.format(outputfmt)\ .option("path","gs://BUCKET_NAME/tables/cust_"+outputfmt)\ .option("checkpointLocation", "gs://BUCKET_NAME/chkpt/"+outputfmt+"wr") \ .outputMode("append")\ .start() writer.awaitTermination() if __name__=="__main__": if len(sys.argv) < 2: print ("Invalid number of arguments passed ", len(sys.argv)) print ("Usage: ", sys.argv[0], " cluster format") print ("e.g.: ", sys.argv[0], " <cluster_name> orc") print ("e.g.: ", sys.argv[0], " <cluster_name> parquet") main(sys.argv[1], sys.argv[2]) EOF
Führen Sie im SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters
spark-submit
aus, um Daten an Ihre Hive-Tabellen in Cloud Storage zu streamen.Geben Sie den Namen Ihrer KAFKA_CLUSTER und die AusgabeFORMAT ein. Kopieren Sie dann den folgenden Code und fügen Sie ihn in das SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters ein. Drücken Sie dann die Eingabetaste, um den Code auszuführen und die Kafka-
custdata
-Daten im Parquet-Format in Ihre Hive-Tabellen in Cloud Storage zu streamen.spark-submit --packages \ org.apache.spark:spark-streaming-kafka-0-10_2.12:3.1.3,org.apache.spark:spark-sql-kafka-0-10_2.12:3.1.3 \ --conf spark.history.fs.gs.outputstream.type=FLUSHABLE_COMPOSITE \ --conf spark.driver.memory=4096m \ --conf spark.executor.cores=2 \ --conf spark.executor.instances=2 \ --conf spark.executor.memory=6144m \ streamdata.py KAFKA_CLUSTER FORMAT
Hinweise:
- KAFKA_CLUSTER: Geben Sie den Namen Ihres Kafka-Clusters ein.
- FORMAT: Geben Sie entweder
parquet
oderorc
als Ausgabeformat an. Sie können den Befehl nacheinander ausführen, um beide Formate in die Hive-Tabellen zu streamen. Geben Sie beispielsweise bei der ersten Ausführungparquet
an, um das Kafka-Themacustdata
in die Hive-Parquet-Tabelle zu streamen. Geben Sie dann bei der zweiten Ausführung das Formatorc
an, umcustdata
in die Hive-ORC-Tabelle zu streamen.
Wenn die Standardausgabe im SSH-Terminal beendet wird, was bedeutet, dass die gesamte
custdata
gestreamt wurde, drücken Sie im SSH-Terminal <Strg-C>, um den Vorgang zu beenden.Listen Sie die Hive-Tabellen in Cloud Storage auf.
gcloud storage ls gs://BUCKET_NAME/tables/* --recursive
Hinweise:
- BUCKET_NAME: Geben Sie den Namen des Cloud Storage-Buckets ein, der Ihre Hive-Tabellen enthält (siehe Hive-Tabellen erstellen).
Gestreamte Daten abfragen
Führen Sie im SSH-Terminal auf dem Masterknoten Ihres Kafka-Clusters den folgenden
hive
-Befehl aus, um die gestreamten Kafka-custdata
-Nachrichten in den Hive-Tabellen in Cloud Storage zu zählen.hive -e "select count(1) from TABLE_NAME"
Hinweise:
- TABLE_NAME: Geben Sie entweder
cust_parquet
odercust_orc
als Namen der Hive-Tabelle an.
Beispiel für die erwartete Ausgabe:
- TABLE_NAME: Geben Sie entweder
...
Status: Running (Executing on YARN cluster with App id application_....)
----------------------------------------------------------------------------------------------
VERTICES MODE STATUS TOTAL COMPLETED RUNNING PENDING FAILED KILLED
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Map 1 .......... container SUCCEEDED 1 1 0 0 0 0
Reducer 2 ...... container SUCCEEDED 1 1 0 0 0 0
----------------------------------------------------------------------------------------------
VERTICES: 02/02 [==========================>>] 100% ELAPSED TIME: 9.89 s
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OK
10000
Time taken: 21.394 seconds, Fetched: 1 row(s)
Bereinigen
Projekt löschen
Delete a Google Cloud project:
gcloud projects delete PROJECT_ID
Ressourcen löschen
-
Löschen Sie den Bucket:
gcloud storage buckets delete BUCKET_NAME
- So löschen Sie Ihren Kafka-Cluster:
gcloud dataproc clusters delete KAFKA_CLUSTER \ --region=${REGION}