Apache Kafka es una plataforma de streaming distribuida de código abierto para canalizaciones de datos en tiempo real e integración de datos. Proporciona un sistema de streaming eficiente y escalable para usarlo en diversas aplicaciones, entre las que se incluyen las siguientes:
- Analíticas en tiempo real
- Procesamiento de streaming
- Agregación de registros
- Mensajería distribuida
- Streaming de eventos
Objetivos
Instala Kafka en un clúster de alta disponibilidad de Dataproc con ZooKeeper (en este tutorial se denomina "clúster de Kafka de Dataproc").
Crea datos de clientes ficticios y, a continuación, publícalos en un tema de Kafka.
Crea tablas Parquet y ORC de Hive en Cloud Storage para recibir datos de temas de Kafka en streaming.
Envía una tarea de PySpark para suscribirte al tema de Kafka y transmitirlo a Cloud Storage en formato Parquet y ORC.
Ejecute una consulta en los datos de la tabla de Hive transmitidos para contar los mensajes de Kafka transmitidos.
Costes
En este documento, se utilizan los siguientes componentes facturables de Google Cloud:
Para generar una estimación de costes basada en el uso previsto,
utiliza la calculadora de precios.
Cuando termines las tareas que se describen en este documento, puedes evitar que se te siga facturando eliminando los recursos que has creado. Para obtener más información, consulta la sección Limpiar.
Antes de empezar
Si aún no lo has hecho, crea un Google Cloud proyecto.
- 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.
Roles required to select or create a project
- Select a project: Selecting a project doesn't require a specific IAM role—you can select any project that you've been granted a role on.
-
Create a project: To create a project, you need the Project Creator
(
roles/resourcemanager.projectCreator), which contains theresourcemanager.projects.createpermission. Learn how to grant roles.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the Dataproc, Compute Engine, and Cloud Storage APIs.
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the Service Usage Admin IAM role (
roles/serviceusage.serviceUsageAdmin), which contains theserviceusage.services.enablepermission. Learn how to grant roles. -
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
Roles required to select or create a project
- Select a project: Selecting a project doesn't require a specific IAM role—you can select any project that you've been granted a role on.
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(
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Enable the Dataproc, Compute Engine, and Cloud Storage APIs.
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the Service Usage Admin IAM role (
roles/serviceusage.serviceUsageAdmin), which contains theserviceusage.services.enablepermission. Learn how to grant roles. - In the Google Cloud console, go to the Cloud Storage Buckets page.
- Click Create.
- On the Create a bucket page, enter your bucket information. To go to the next
step, click Continue.
-
In the Get started section, do the following:
- Enter a globally unique name that meets the bucket naming requirements.
- To add a
bucket label,
expand the Labels section (),
click add_box
Add label, and specify a
keyand avaluefor your label.
-
In the Choose where to store your data section, do the following:
- Select a Location type.
- Choose a location where your bucket's data is permanently stored from the Location type drop-down menu.
- If you select the dual-region location type, you can also choose to enable turbo replication by using the relevant checkbox.
- To set up cross-bucket replication, select
Add cross-bucket replication via Storage Transfer Service and
follow these steps:
Set up cross-bucket replication
- In the Bucket menu, select a bucket.
In the Replication settings section, click Configure to configure settings for the replication job.
The Configure cross-bucket replication pane appears.
- To filter objects to replicate by object name prefix, enter a prefix that you want to include or exclude objects from, then click Add a prefix.
- To set a storage class for the replicated objects, select a storage class from the Storage class menu. If you skip this step, the replicated objects will use the destination bucket's storage class by default.
- Click Done.
-
In the Choose how to store your data section, do the following:
- Select a default storage class for the bucket or Autoclass for automatic storage class management of your bucket's data.
- To enable hierarchical namespace, in the Optimize storage for data-intensive workloads section, select Enable hierarchical namespace on this bucket.
- In the Choose how to control access to objects section, select whether or not your bucket enforces public access prevention, and select an access control method for your bucket's objects.
-
In the Choose how to protect object data section, do the
following:
- Select any of the options under Data protection that you
want to set for your bucket.
- To enable soft delete, click the Soft delete policy (For data recovery) checkbox, and specify the number of days you want to retain objects after deletion.
- To set Object Versioning, click the Object versioning (For version control) checkbox, and specify the maximum number of versions per object and the number of days after which the noncurrent versions expire.
- To enable the retention policy on objects and buckets, click the Retention (For compliance) checkbox, and then do the following:
- To enable Object Retention Lock, click the Enable object retention checkbox.
- To enable Bucket Lock, click the Set bucket retention policy checkbox, and choose a unit of time and a length of time for your retention period.
- To choose how your object data will be encrypted, expand the Data encryption section (), and select a Data encryption method.
- Select any of the options under Data protection that you
want to set for your bucket.
-
In the Get started section, do the following:
- Click Create.
Examina el código.
Copia la secuencia de comandos de la
kafka.shacción de inicialización en tu segmento de Cloud Storage. Esta secuencia de comandos instala Kafka en un clúster de Dataproc.Abre Cloud Shell y ejecuta el siguiente comando:
gcloud storage cp gs://goog-dataproc-initialization-actions-REGION/kafka/kafka.sh gs://BUCKET_NAME/scripts/
Haz las siguientes sustituciones:
- REGION:
kafka.shse almacena en contenedores públicos etiquetados por región en Cloud Storage. Especifica una región de Compute Engine cercana geográficamente (por ejemplo,us-central1). - BUCKET_NAME: nombre del segmento de Cloud Storage.
- REGION:
Abre Cloud Shell y ejecuta el siguiente comando
gcloud dataproc clusters createpara crear un clúster de Dataproc de alta disponibilidad que instale los componentes Kafka y 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
Notas:
- KAFKA_CLUSTER: el nombre del clúster, que debe ser único en un proyecto. El nombre debe empezar por una letra minúscula y puede contener hasta 51 letras minúsculas, números y guiones. No puede terminar en un guion. El nombre de un clúster eliminado se puede reutilizar.
- PROJECT_ID: el proyecto que se va a asociar a este clúster.
- REGION: la región de Compute Engine
en la que se ubicará el clúster, como
us-central1. --image-version: En este tutorial, se recomienda usar la versión de imagen de Dataproc2.1-debian11. Nota: Cada versión de imagen contiene un conjunto de componentes preinstalados, incluido el componente Hive que se usa en este tutorial (consulta Versiones de imagen de Dataproc compatibles).--num-master: los nodos maestros3crean un clúster de alta disponibilidad. El componente Zookeeper, que es necesario para Kafka, está preinstalado en un clúster de alta disponibilidad.--enable-component-gateway: habilita la pasarela de componentes de Dataproc.- BUCKET_NAME: el nombre del segmento de Cloud Storage que contiene la
/scripts/kafka.shsecuencia de comandos de inicialización (consulta Copiar la secuencia de comandos de instalación de Kafka en Cloud Storage).
Usa la utilidad SSH para abrir una ventana de terminal en la VM maestra del clúster.
Crea un tema de
custdataKafka./usr/lib/kafka/bin/kafka-topics.sh \ --bootstrap-server KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --create --topic custdata
Notas:
KAFKA_CLUSTER: inserta el nombre de tu clúster de Kafka.
-w-0:9092significa que el agente de Kafka se ejecuta en el puerto9092del nodoworker-0.Puedes ejecutar los siguientes comandos después de crear el tema
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
Copia y pega el script en el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka. Pulsa <return> para ejecutar la secuencia de comandos.
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=:"Notas:
- KAFKA_CLUSTER: el nombre de tu clúster de Kafka.
Ejecuta el siguiente comando de Kafka para confirmar que el tema
custdatacontiene 10.000 mensajes./usr/lib/kafka/bin/kafka-run-class.sh kafka.tools.GetOffsetShell \ --broker-list KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --topic custdata
Notas:
- KAFKA_CLUSTER: el nombre de tu clúster de Kafka.
Resultado esperado:
custdata:0:10000
Inserta tu BUCKET_NAME en la siguiente secuencia de comandos, copia y pega la secuencia de comandos en el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka, y pulsa <return> para crear una secuencia de comandos
~/hivetables.hql(lenguaje de consulta de Hive).En el siguiente paso, ejecutarás la secuencia de comandos
~/hivetables.hqlpara crear tablas de Hive en formato Parquet y ORC en tu bucket de 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
En el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka, envía el trabajo de
~/hivetables.hqlHive para crearcust_parquet(parquet) ycust_orc(ORC) tablas de Hive en tu segmento de Cloud Storage.gcloud dataproc jobs submit hive \ --cluster=KAFKA_CLUSTER \ --region=REGION \ -f ~/hivetables.hql
Notas:
- El componente Hive está preinstalado en el clúster de Kafka de Dataproc. Consulta las versiones 2.1.x para ver una lista de las versiones de componentes de Hive incluidas en las imágenes 2.1 publicadas recientemente.
- KAFKA_CLUSTER: el nombre de tu clúster de Kafka.
- REGION: la región en la que se encuentra tu clúster de Kafka.
- Ejecuta el siguiente comando en el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka para instalar la biblioteca
kafka-python. Se necesita un cliente de Kafka para transmitir datos de temas de Kafka a Cloud Storage.pip install kafka-python
Inserta tu BUCKET_NAME, copia y pega el siguiente código de PySpark en el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka y, a continuación, pulsa <return> para crear un archivo
streamdata.py.La secuencia de comandos se suscribe al tema
custdatade Kafka y, a continuación, transmite los datos a tus tablas de Hive en Cloud Storage. El formato de salida, que puede ser Parquet u ORC, se transfiere a la secuencia de comandos como parámetro.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]) EOFEn el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka, ejecuta
spark-submitpara transmitir datos a tus tablas de Hive en Cloud Storage.Inserta el nombre de tu KAFKA_CLUSTER y la salidaFORMAT. A continuación, copia y pega el siguiente código en el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka y pulsa <return> para ejecutar el código y transmitir los datos de
custdatade Kafka en formato Parquet a tus tablas de Hive en 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 FORMATNotas:
- KAFKA_CLUSTER: inserta el nombre de tu clúster de Kafka.
- FORMAT: especifica
parquetoorccomo formato de salida. Puedes ejecutar el comando sucesivamente para transmitir ambos formatos a las tablas de Hive. Por ejemplo, en la primera invocación, especificaparquetpara transmitir el tema de Kafkacustdataa la tabla Parquet de Hive. Después, en la segunda invocación, especifica el formatoorcpara transmitircustdataa la tabla ORC de Hive.
Cuando se detenga la salida estándar en la terminal SSH, lo que significa que se ha transmitido todo el
custdata, pulsa <control-c> en la terminal SSH para detener el proceso.Lista las tablas de Hive en Cloud Storage.
gcloud storage ls gs://BUCKET_NAME/tables/* --recursive
Notas:
- BUCKET_NAME: inserta el nombre del segmento de Cloud Storage que contiene tus tablas de Hive (consulta Crear tablas de Hive).
En el terminal SSH del nodo maestro de tu clúster de Kafka, ejecuta el siguiente comando
hivepara contar los mensajes de Kafkacustdatatransmitidos en las tablas de Hive de Cloud Storage.hive -e "select count(1) from TABLE_NAME"
Notas:
- TABLE_NAME: especifica
cust_parquetocust_orccomo nombre de tabla de Hive.
Fragmento de salida esperado:
- TABLE_NAME: especifica
- In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.
- In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.
- In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.
- In the Google Cloud console, go to the Cloud Storage Buckets page.
- Click the checkbox for the bucket that you want to delete.
- To delete the bucket, click Delete, and then follow the instructions.
- Elimina tu clúster de Kafka:
gcloud dataproc clusters delete KAFKA_CLUSTER \ --region=${REGION}
Pasos del tutorial
Sigue estos pasos para crear un clúster de Kafka de Dataproc que lea un tema de Kafka en Cloud Storage en formato Parquet u ORC.
Copiar la secuencia de comandos de instalación de Kafka en Cloud Storage
El script de kafka.sh acción de inicialización
instala Kafka en un clúster de Dataproc.
Crear un clúster de Kafka de Dataproc
Crea un custdata tema de Kafka
Para crear un tema de Kafka en el clúster de Kafka de Dataproc, sigue estos pasos:
Publicar contenido en el tema de Kafka custdata
La siguiente secuencia de comandos usa la herramienta kafka-console-producer.shKafka para generar datos de clientes ficticios en formato CSV.
Crear tablas de Hive en Cloud Storage
Crea tablas de Hive para recibir datos de temas de Kafka en streaming.
Sigue estos pasos para crear tablas de Hive cust_parquet (parquet) y cust_orc (ORC) en tu cubo de Cloud Storage.
Transmitir datos de Kafka custdata a tablas de Hive
Consultar datos transmitidos
...
Status: Running (Executing on YARN cluster with App id application_....)
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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
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VERTICES: 02/02 [==========================>>] 100% ELAPSED TIME: 9.89 s
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OK
10000
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