Elaborare un flusso di modifiche Bigtable

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Questo tutorial mostra come eseguire il deployment di una pipeline di dati in Dataflow per un flusso in tempo reale delle modifiche del database provenienti dal flusso di modifiche di una tabella Bigtable. L'output della pipeline viene scritto in una serie di file su Cloud Storage.

Viene fornito un set di dati di esempio per un'applicazione di ascolto di musica. In questo tutorial, monitori i brani ascoltati e poi classifichi i primi cinque in un periodo.

Questo tutorial è rivolto a utenti tecnici che hanno dimestichezza con la scrittura di codice e con il deployment di pipeline di dati su Google Cloud.

Obiettivi

Questo tutorial illustra come:

• Crea una tabella Bigtable con un flusso di modifiche abilitato.
• Esegui il deployment di una pipeline su Dataflow che trasformi e generi l'output del flusso di modifiche.
• Visualizza i risultati della pipeline di dati.

Costi

In questo documento utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

• Bigtable
• Compute Engine
• Dataflow
• Cloud Storage

Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto, utilizza il Calcolatore prezzi. I nuovi utenti di Google Cloud potrebbero essere idonei per una prova gratuita.

Al termine delle attività descritte in questo documento, puoi evitare la fatturazione continua eliminando le risorse che hai creato. Per ulteriori informazioni, consulta la sezione Pulizia.

Prima di iniziare

1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.
2. Install the Google Cloud CLI.

3. To initialize the gcloud CLI, run the following command:

   gcloud init

4. Create or select a Google Cloud project.

   Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

   • Create a Google Cloud project:

     gcloud projects create PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with a name for the Google Cloud project you are creating.

   • Select the Google Cloud project that you created:

     gcloud config set project PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with your Google Cloud project name.

5. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

6. Enable the Dataflow, Cloud Bigtable API, Cloud Bigtable Admin API, and Cloud Storage APIs:

   gcloud services enable dataflow.googleapis.com bigtable.googleapis.com bigtableadmin.googleapis.com storage.googleapis.com

7. Install the Google Cloud CLI.

8. To initialize the gcloud CLI, run the following command:

   gcloud init

9. Create or select a Google Cloud project.

   Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

   • Create a Google Cloud project:

     gcloud projects create PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with a name for the Google Cloud project you are creating.

   • Select the Google Cloud project that you created:

     gcloud config set project PROJECT_ID

     Replace PROJECT_ID with your Google Cloud project name.

10. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

11. Enable the Dataflow, Cloud Bigtable API, Cloud Bigtable Admin API, and Cloud Storage APIs:

    gcloud services enable dataflow.googleapis.com bigtable.googleapis.com bigtableadmin.googleapis.com storage.googleapis.com

12. Aggiorna e installa l'cbt CLI.

    gcloud components update
    gcloud components install cbt

Prepara l'ambiente

Ottieni il codice

Clona il repository che contiene il codice campione. Se hai già scaricato questo repository in precedenza, esegui il pull per ottenere la versione più recente.

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/java-docs-samples.git
cd java-docs-samples/bigtable/beam/change-streams

Crea un bucket

Create a Cloud Storage bucket:

gcloud storage buckets create gs://BUCKET_NAME

Replace BUCKET_NAME with a bucket name that meets the bucket naming requirements.

Crea un'istanza Bigtable

Per questo tutorial puoi utilizzare un'istanza esistente o crearne una con le configurazioni predefinite in una regione vicino a te.

Creare una tabella

L'applicazione di esempio monitora i brani ascoltati dagli utenti e memorizza gli eventi di ascolto in Bigtable. Crea una tabella con un stream di modifiche attivato che abbia una famiglia di colonne (cf) e una colonna (song) e utilizzi gli ID utente per le chiavi di riga.

Crea la tabella.

gcloud bigtable instances tables create song-rank \
--column-families=cf --change-stream-retention-period=7d \
--instance=BIGTABLE_INSTANCE_ID --project=PROJECT_ID

Sostituisci quanto segue:

• PROJECT_ID: l'ID del progetto in uso
• BIGTABLE_INSTANCE_ID: l'ID dell'istanza che deve contenere la nuova tabella

Avvia la pipeline

Questa pipeline trasforma lo stream delle modifiche nel seguente modo:

1. Legge il flusso di modifiche
2. Recupera il nome del brano
3. Raggruppa gli eventi di ascolto dei brani in finestre di N secondi
4. Conta i cinque brani più ascoltati
5. Mostra i risultati

Esegui la pipeline.

mvn compile exec:java -Dexec.mainClass=SongRank \
"-Dexec.args=--project=PROJECT_ID --bigtableProjectId=PROJECT_ID \
--bigtableInstanceId=BIGTABLE_INSTANCE_ID --bigtableTableId=song-rank \
--outputLocation=gs://BUCKET_NAME/ \
--runner=dataflow --region=BIGTABLE_REGION --experiments=use_runner_v2"

Sostituisci BIGTABLE_REGION con l'ID della regione in cui si trova la tua istanza Bigtable, ad esempio us-east5.

Informazioni sulla pipeline

I seguenti snippet di codice della pipeline possono aiutarti a comprendere il codice in esecuzione.

Lettura del flusso di modifiche

Il codice in questo esempio configura lo stream di origine con i parametri per l'istanza e la tabella Bigtable specifiche.

p.apply(
        "Stream from Bigtable",
        BigtableIO.readChangeStream()
            .withProjectId(options.getBigtableProjectId())
            .withInstanceId(options.getBigtableInstanceId())
            .withTableId(options.getBigtableTableId())
            .withAppProfileId(options.getBigtableAppProfile())

    )

Ottenere il nome del brano

Quando un brano viene ascoltato, il nome del brano viene scritto nella famiglia di colonne cf e qualificatore di colonna song, quindi il codice estrae il valore dalla mutazione del flusso di modifiche e lo restituisce al passaggio successivo della pipeline.

private static class ExtractSongName extends DoFn<KV<ByteString, ChangeStreamMutation>, String> {

  @DoFn.ProcessElement
  public void processElement(ProcessContext c) {

    for (Entry e : Objects.requireNonNull(Objects.requireNonNull(c.element()).getValue())
        .getEntries()) {
      if (e instanceof SetCell) {
        SetCell setCell = (SetCell) e;
        if ("cf".equals(setCell.getFamilyName())
            && "song".equals(setCell.getQualifier().toStringUtf8())) {
          c.output(setCell.getValue().toStringUtf8());
        }
      }
    }
  }
}

Conteggio dei cinque brani più ascoltati

Puoi utilizzare le funzioni integrate di Beam Count e Top.of per ottenere i cinque brani più ascoltati nella finestra corrente.

.apply(Count.perElement())
.apply("Top songs", Top.of(5, new SongComparator()).withoutDefaults())

Output dei risultati

Questa pipeline scrive i risultati sia in output standard che in file. Per i file, suddivide le scritture in gruppi di 10 elementi o segmenti di un minuto.

.apply("Print", ParDo.of(new PrintFn()))
.apply(
    "Collect at least 10 elements or 1 minute of elements",
    Window.<String>into(new GlobalWindows())
        .triggering(
            Repeatedly.forever(
                AfterFirst.of(
                    AfterPane.elementCountAtLeast(10),
                    AfterProcessingTime
                        .pastFirstElementInPane()
                        .plusDelayOf(Duration.standardMinutes(1)
                        )
                )
            ))
        .discardingFiredPanes())
.apply(
    "Output top songs",
    TextIO.write()
        .to(options.getOutputLocation() + "song-charts/")
        .withSuffix(".txt")
        .withNumShards(1)
        .withWindowedWrites()
);

Visualizza la pipeline

1. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Dataflow.

   Vai a Dataflow

2. Fai clic sul job il cui nome inizia con song-rank.

3. Nella parte inferiore dello schermo, fai clic su Mostra per aprire il riquadro dei log.

4. Fai clic su Log del worker per monitorare i log di output del flusso di modifiche.

   Nota: la visualizzazione del log potrebbe richiedere alcuni minuti durante l'inizializzazione del job.

Scritture dello stream

Utilizza l'cbt CLI per scrivere nella tabella song-rank il numero di ascolti di brani per vari utenti. È progettato per scrivere in più minuti per simulare le riproduzioni dei brani in streaming nel tempo.

cbt -instance=BIGTABLE_INSTANCE_ID -project=PROJECT_ID import \
song-rank song-rank-data.csv  column-family=cf batch-size=1

Visualizza l'output

Leggi l'output su Cloud Storage per vedere i brani più popolari.

gcloud storage cat gs://BUCKET_NAME/song-charts/GlobalWindow-pane-0-00000-of-00001.txt

Nota: la visualizzazione del file potrebbe richiedere alcuni minuti mentre la pipeline elabora i dati. Visualizza i log dei worker Dataflow per monitorare lo stato.

Output di esempio:

2023-07-06T19:53:38.232Z [KV{The Wheels on the Bus, 199}, KV{Twinkle, Twinkle, Little Star, 199}, KV{Ode to Joy , 192}, KV{Row, Row, Row Your Boat, 186}, KV{Take Me Out to the Ball Game, 182}]
2023-07-06T19:53:49.536Z [KV{Old MacDonald Had a Farm, 20}, KV{Take Me Out to the Ball Game, 18}, KV{Für Elise, 17}, KV{Ode to Joy , 15}, KV{Mary Had a Little Lamb, 12}]
2023-07-06T19:53:50.425Z [KV{Twinkle, Twinkle, Little Star, 20}, KV{The Wheels on the Bus, 17}, KV{Row, Row, Row Your Boat, 13}, KV{Happy Birthday to You, 12}, KV{Over the Rainbow, 9}]

Esegui la pulizia

Per evitare che al tuo account Google Cloud vengano addebitati costi relativi alle risorse utilizzate in questo tutorial, elimina il progetto che contiene le risorse oppure mantieni il progetto ed elimina le singole risorse.

Elimina il progetto

Attenzione: l'eliminazione di un progetto ha i seguenti effetti:

• L'intero contenuto del progetto viene eliminato. Se hai utilizzato un progetto esistente per le attività descritte in questo documento, quando lo elimini elimini anche tutto il lavoro svolto nel progetto.
• Gli ID progetto personalizzati non sono più disponibili. Quando hai creato questo progetto, potresti aver creato un ID progetto personalizzato che vuoi utilizzare in futuro. Per conservare gli URL che utilizzano l'ID progetto, ad esempio un URL appspot.com, elimina le risorse selezionate all'interno del progetto anziché eliminare l'intero progetto.

Se intendi esplorare più architetture, tutorial o guide rapide, il riuso dei progetti può aiutarti a non superare i limiti di quota.

Delete a Google Cloud project:

gcloud projects delete PROJECT_ID

Elimina singole risorse

1. Elimina il bucket e i file.

   gcloud storage rm --recursive gs://BUCKET_NAME/
   

2. Disattiva il flusso di modifiche nella tabella.

   gcloud bigtable instances tables update song-rank --instance=BIGTABLE_INSTANCE_ID \
   --clear-change-stream-retention-period
   

3. Elimina la tabella song-rank.

   cbt -instance=BIGTABLE_INSTANCE_ID -project=PROJECT_ID deletetable song-rank
   

4. Interrompi la pipeline del flusso di modifiche.

   1. Elenca i job per ottenere l'ID job.

      gcloud dataflow jobs list --region=BIGTABLE_REGION
      

   2. Annullare il job.

      gcloud dataflow jobs cancel JOB_ID --region=BIGTABLE_REGION
      

      Sostituisci JOB_ID con l'ID job visualizzato dopo il comando precedente.

Passaggi successivi

• Leggi la documentazione relativa agli modifiche in tempo reale modifiche.
• Scarica il codice di esempio.