O Apache Kafka é uma plataforma de streaming distribuída de código aberto para pipelines de dados em tempo real e integração de dados. Ele oferece um sistema de streaming eficiente e escalonável para uso em vários aplicativos, incluindo:
- Análise em tempo real
- Processamento de stream
- Agregação de registros
- Mensagens distribuídas
- Streaming de eventos
Objetivos
Instale o Kafka em um cluster HA do Dataproc com o ZooKeeper (chamado neste tutorial de "cluster do Dataproc Kafka").
Crie dados fictícios de clientes e publique-os em um tópico do Kafka.
Crie tabelas ORC e Parquet do Hive no Cloud Storage para receber dados de tópicos do Kafka transmitidos.
Envie um job do PySpark para se inscrever e transmitir o tópico do Kafka no Cloud Storage nos formatos Parquet e ORC.
Execute uma consulta nos dados da tabela Hive transmitida para contar as mensagens Kafka transmitidas.
Custos
Neste documento, você usará os seguintes componentes faturáveis do Google Cloud:
Para gerar uma estimativa de custo baseada na projeção de uso deste tutorial, use a calculadora de preços.
Ao concluir as tarefas descritas neste documento, é possível evitar o faturamento contínuo excluindo os recursos criados. Saiba mais em Limpeza.
Antes de começar
Crie um projeto do Google Cloud, caso ainda não tenha feito isso.
- 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.
-
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
-
Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the Dataproc, Compute Engine, and Cloud Storage APIs.
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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.
- 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.
Etapas do tutorial
Siga as etapas abaixo para criar um cluster do Dataproc Kafka e ler um tópico do Kafka no Cloud Storage no formato Parquet OU ORC.
Copiar o script de instalação do Kafka para o Cloud Storage
O script de ação de inicialização kafka.sh
instala o Kafka em um cluster do Dataproc.
Navegue pelo código.
Copie o script da ação de inicialização
kafka.sh
para o bucket do Cloud Storage. Esse script instala o Kafka em um cluster do Dataproc.Abra o Cloud Shell e execute o seguinte comando:
gcloud storage cp gs://goog-dataproc-initialization-actions-REGION/kafka/kafka.sh gs://BUCKET_NAME/scripts/
Faça as seguintes substituições:
- REGION:
kafka.sh
é armazenado em buckets públicos com tags regionais no Cloud Storage. Especifique uma região do Compute Engine geograficamente próxima (por exemplo,us-central1
). - BUCKET_NAME: o nome do bucket do Cloud Storage.
- REGION:
Criar um cluster do Dataproc Kafka
Abra o Cloud Shell e execute o comando
gcloud dataproc clusters create
a seguir para criar um cluster do Dataproc HA que instale os componentes Kafka e ZooKeeper: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
Observações:
- KAFKA_CLUSTER: o nome do cluster, que precisa ser exclusivo em um projeto. O nome precisa começar com uma letra minúscula e pode conter até 51 letras minúsculas, números e hifens. Ele não pode terminar com um hífen. O nome de um cluster excluído pode ser reutilizado.
- PROJECT_ID: o projeto a ser associado a este cluster.
- REGION: a
região do Compute Engine
em que o cluster vai estar localizado, como
us-central1
.- É possível adicionar a flag
--zone=ZONE
opcional para especificar uma zona dentro da região especificada, comous-central1-a
. Se você não especificar uma zona, o recurso de colocação de zona automática do Dataproc vai selecionar uma zona com a região especificada.
- É possível adicionar a flag
--image-version
: a versão da imagem do Dataproc2.1-debian11
é recomendada para este tutorial. Observação: cada versão da imagem contém um conjunto de componentes pré-instalados, incluindo o componente Hive usado neste tutorial (consulte Versões de imagem do Dataproc compatíveis).--num-master
: os nós mestres3
criam um cluster de HA. O componente Zookeeper, que é necessário para o Kafka, é pré-instalado em um cluster HA.--enable-component-gateway
: ativa o gateway de componentes do Dataproc.- BUCKET_NAME: o nome do bucket do Cloud Storage
que contém o script de inicialização
/scripts/kafka.sh
. Consulte Copiar o script de instalação do Kafka para o Cloud Storage.
Criar um tópico custdata
do Kafka
Para criar um tópico do Kafka no cluster do Dataproc Kafka:
Use o utilitário SSH para abrir uma janela de terminal na VM mestre do cluster.
Crie um tópico
custdata
do Kafka./usr/lib/kafka/bin/kafka-topics.sh \ --bootstrap-server KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --create --topic custdata
Observações:
KAFKA_CLUSTER: insira o nome do cluster do Kafka.
-w-0:9092
significa o agente do Kafka em execução na porta9092
no nóworker-0
.É possível executar os comandos abaixo após criar o tópico
custdata
:# 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
Publicar conteúdo no tópico custdata
do Kafka
O script a seguir usa a ferramenta kafka-console-producer.sh
Kafka para
gerar dados de clientes fictícios no formato CSV.
Copie e cole o script no terminal SSH no nó mestre do cluster do Kafka. Pressione <return> para executar o script.
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=:"
Observações:
- KAFKA_CLUSTER: o nome do cluster do Kafka.
Execute o comando do Kafka abaixo para confirmar que o tópico
custdata
contém 10.000 mensagens./usr/lib/kafka/bin/kafka-run-class.sh kafka.tools.GetOffsetShell \ --broker-list KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --topic custdata
Observações:
- KAFKA_CLUSTER: o nome do cluster do Kafka.
Saída esperada:
custdata:0:10000
Criar tabelas Hive no Cloud Storage
Crie tabelas do Hive para receber dados de tópicos do Kafka transmitidos.
Siga as etapas abaixo para criar cust_parquet
(Parquet) e uma
tabela Hive cust_orc
(ORC) no seu bucket do Cloud Storage.
Insira o BUCKET_NAME no script a seguir, copie e cole o script no terminal SSH no nó mestre do cluster do Kafka e pressione <return> para criar um script
~/hivetables.hql
(Hive Query Language).Você vai executar o script
~/hivetables.hql
na próxima etapa para criar tabelas parquet e ORC Hive no seu bucket do Cloud Storage.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
No terminal SSH do nó mestre do cluster do Kafka, envie o job
~/hivetables.hql
do Hive para criarcust_parquet
(Parquet) e uma tabelacust_orc
(ORC) do Hive no bucket do Cloud Storage.gcloud dataproc jobs submit hive \ --cluster=KAFKA_CLUSTER \ --region=REGION \ -f ~/hivetables.hql
Observações:
- O componente Hive é pré-instalado no cluster do Dataproc Kafka. Consulte Versões de lançamento 2.1.x para conferir uma lista das versões do componente Hive incluídas nas imagens 2.1 lançadas recentemente.
- KAFKA_CLUSTER: o nome do cluster do Kafka.
- REGION: a região em que o cluster do Kafka está localizado.
Transmita custdata
do Kafka para tabelas do Hive
- Execute o comando abaixo no terminal SSH no nó mestre do cluster do Kafka para instalar a biblioteca
kafka-python
. Um cliente do Kafka é necessário para transmitir dados de tópicos do Kafka para o Cloud Storage.
pip install kafka-python
Insira o BUCKET_NAME, copie e cole o seguinte código do PySpark no terminal SSH no nó mestre do cluster Kafka e pressione <return> para criar um arquivo
streamdata.py
.O script se inscreve no tópico
custdata
do Kafka e transmite os dados para suas tabelas do Hive no Cloud Storage. O formato de saída, que pode ser parquet ou ORC, é transmitido ao script como um parâmetro.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
No terminal SSH do nó mestre do cluster do Kafka, execute
spark-submit
para transmitir dados para as tabelas do Hive no Cloud Storage.Insira o nome do KAFKA_CLUSTER e a saída FORMAT. Em seguida, copie e cole o código abaixo no terminal SSH do nó mestre do cluster do Kafka e pressione <return> para executar o código e transmitir os dados
custdata
do Kafka no formato parquet para as tabelas do Hive no Cloud Storage.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
Observações:
- KAFKA_CLUSTER: insira o nome do cluster do Kafka.
- FORMAT: especifique
parquet
ouorc
como o formato de saída. É possível executar o comando sucessivamente para transmitir os dois formatos para as tabelas do Hive: por exemplo, na primeira invocação, especifiqueparquet
para transmitir o tópicocustdata
do Kafka para a tabela parquet do Hive. Em seguida, na segunda invocação, especifique o formatoorc
para transmitircustdata
para a tabela ORC do Hive.
Depois que a saída padrão for interrompida no terminal SSH, o que significa que todo o
custdata
foi transmitido, pressione <control-c> no terminal SSH para interromper o processo.Listar as tabelas do Hive no Cloud Storage.
gcloud storage ls gs://BUCKET_NAME/tables/* --recursive
Observações:
- BUCKET_NAME: insira o nome do bucket do Cloud Storage que contém suas tabelas do Hive (consulte Criar tabelas do Hive).
Consultar dados transmitidos por streaming
No terminal SSH do nó mestre do cluster do Kafka, execute o comando
hive
abaixo para contar as mensagenscustdata
do Kafka transmitidas por streaming nas tabelas do Hive no Cloud Storage.hive -e "select count(1) from TABLE_NAME"
Observações:
- TABLE_NAME: especifique
cust_parquet
oucust_orc
como o nome da tabela do Hive.
Exemplo de saída esperada:
- TABLE_NAME: especifique
...
Status: Running (Executing on YARN cluster with App id application_....)
----------------------------------------------------------------------------------------------
VERTICES MODE STATUS TOTAL COMPLETED RUNNING PENDING FAILED KILLED
----------------------------------------------------------------------------------------------
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
----------------------------------------------------------------------------------------------
OK
10000
Time taken: 21.394 seconds, Fetched: 1 row(s)
Limpar
Exclua o projeto
Delete a Google Cloud project:
gcloud projects delete PROJECT_ID
Excluir recursos
-
Excluir o bucket:
gcloud storage buckets delete BUCKET_NAME
- Exclua o cluster do Kafka:
gcloud dataproc clusters delete KAFKA_CLUSTER \ --region=${REGION}