O Apache Kafka é uma plataforma de streaming distribuída de código aberto para pipelines de dados em tempo real e integração de dados. Oferece um sistema de streaming eficiente e escalável para utilização numa variedade de aplicações, incluindo:
- Análise em tempo real
- Processamento de streams
- Agregação de registos
- Mensagens distribuídas
- Streaming de eventos
Objetivos
Instale o Kafka num cluster de HA do Dataproc com o ZooKeeper (referido neste tutorial como um "cluster do Kafka do Dataproc").
Crie dados de clientes fictícios e, em seguida, publique os dados num tópico do Kafka.
Crie tabelas Hive parquet e ORC no Cloud Storage para receber dados de tópicos Kafka transmitidos.
Envie uma tarefa PySpark para subscrever e transmitir o tópico do Kafka para o Cloud Storage no formato Parquet e ORC.
Execute uma consulta nos dados da tabela Hive transmitidos para contabilizar as mensagens Kafka transmitidas.
Custos
Neste documento, usa os seguintes componentes faturáveis do Google Cloud:
Para gerar uma estimativa de custos com base na sua utilização projetada,
use a calculadora de preços.
Quando terminar as tarefas descritas neste documento, pode evitar a faturação contínua eliminando os recursos que criou. Para mais informações, consulte o artigo Limpe.
Antes de começar
Se ainda não o fez, crie um Google Cloud projeto.
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-
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.create
permission. 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.enable
permission. 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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Create a project: To create a project, you need the Project Creator
(
roles/resourcemanager.projectCreator
), which contains theresourcemanager.projects.create
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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.enable
permission. 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
key
and avalue
for 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 (Data encryption method. ), and select a
- 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.
Navegue pelo código.
Copie o script da
kafka.sh
ação de inicialização para o seu contentor do Cloud Storage. Este script instala o Kafka num cluster do Dataproc.Abra o Cloud Shell e, de seguida, 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 contentores públicos etiquetados regionalmente no Cloud Storage. Especifique uma região do Compute Engine geograficamente próxima (exemplo:us-central1
). - BUCKET_NAME: o nome do seu contentor do Cloud Storage.
- REGION:
Abra o Cloud Shell e, de seguida, execute o seguinte comando
gcloud dataproc clusters create
para criar um cluster HA do Dataproc que instala 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
Notas:
- KAFKA_CLUSTER: o nome do cluster, que tem de ser exclusivo num projeto. O nome tem de começar por uma letra minúscula e pode conter até 51 letras minúsculas, números e hífenes. Não pode terminar com um hífen. O nome de um cluster eliminado pode ser reutilizado.
- PROJECT_ID: o projeto a associar a este cluster.
- REGION: a
região do Compute Engine
onde o cluster vai estar localizado, como
us-central1
.- Pode adicionar a flag
--zone=ZONE
opcional para especificar uma zona na região especificada, comous-central1-a
. Se não especificar uma zona, a funcionalidade de posicionamento automático de zonas do Dataproc seleciona uma zona com a região especificada.
- Pode adicionar a flag
--image-version
: a versão da imagem do Dataproc2.1-debian11
é recomendada para este tutorial. Nota: cada versão da imagem contém um conjunto de componentes pré-instalados, incluindo o componente Hive usado neste tutorial (consulte Versões de imagens do Dataproc suportadas).--num-master
: os nós principais3
criam um cluster de HA. O componente Zookeeper, necessário para o Kafka, está pré-instalado num cluster de alta disponibilidade.--enable-component-gateway
: ativa o gateway de componentes do Dataproc.- BUCKET_NAME: O nome do seu contentor do Cloud Storage
que contém o
/scripts/kafka.sh
script de inicialização (consulte Copie o script de instalação do Kafka para o Cloud Storage).
Use o utilitário SSH para abrir uma janela de terminal na VM principal do cluster.
Crie um tópico do Kafka
custdata
./usr/lib/kafka/bin/kafka-topics.sh \ --bootstrap-server KAFKA_CLUSTER-w-0:9092 \ --create --topic custdata
Notas:
KAFKA_CLUSTER: insira o nome do seu cluster Kafka.
-w-0:9092
significa o agente Kafka em execução na porta9092
no nóworker-0
.Pode executar os seguintes comandos depois de 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
Copie e, de seguida, cole o script no terminal SSH no nó principal do cluster Kafka. Prima <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=:"
Notas:
- KAFKA_CLUSTER: o nome do seu cluster Kafka.
Execute o seguinte comando do Kafka 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
Notas:
- KAFKA_CLUSTER: o nome do seu cluster Kafka.
Resultado esperado:
custdata:0:10000
Insira o seu BUCKET_NAME no seguinte script, em seguida, copie e cole o script no terminal SSH no nó principal do cluster Kafka, depois, prima <return> para criar um script
~/hivetables.hql
(Hive Query Language).No passo seguinte, vai executar o script
~/hivetables.hql
para criar tabelas Hive parquet e ORC no seu contentor 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 no nó principal do cluster Kafka, envie a tarefa do Hive para criar
cust_parquet
(parquet) e tabelas do Hivecust_orc
(ORC) no seu contentor do Cloud Storage.~/hivetables.hql
gcloud dataproc jobs submit hive \ --cluster=KAFKA_CLUSTER \ --region=REGION \ -f ~/hivetables.hql
Notas:
- O componente Hive está pré-instalado no cluster do Dataproc Kafka. Consulte as versões de lançamento 2.1.x para ver uma lista das versões dos componentes do Hive incluídas nas imagens 2.1 lançadas recentemente.
- KAFKA_CLUSTER: o nome do seu cluster Kafka.
- REGION: a região onde o cluster Kafka está localizado.
- Execute o seguinte comando no terminal SSH no nó principal do cluster Kafka para instalar a biblioteca
kafka-python
. É necessário um cliente Kafka para fazer stream de dados de tópicos do Kafka para o Cloud Storage.pip install kafka-python
Insira o seu BUCKET_NAME, copie e, em seguida, cole o seguinte código PySpark no terminal SSH no nó principal do cluster Kafka e, de seguida, prima <return> para criar um ficheiro
streamdata.py
.O script subscreve o tópico do Kafka
custdata
e, em seguida, transmite os dados para as suas tabelas do Hive no Cloud Storage. O formato de saída, que pode ser Parquet ou ORC, é transmitido para o 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 no nó principal do cluster Kafka, execute
spark-submit
para fazer stream de dados para as tabelas Hive no Cloud Storage.Insira o nome do seu KAFKA_CLUSTER e a saída FORMAT. Em seguida, copie e cole o seguinte código no terminal SSH no nó principal do cluster Kafka e, de seguida, prima <return> para executar o código e transmitir os dados
custdata
do Kafka no formato Parquet para as suas tabelas 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
Notas:
- KAFKA_CLUSTER: insira o nome do seu cluster Kafka.
- FORMAT: especifique
parquet
ouorc
como o formato de saída. Pode executar o comando sucessivamente para fazer stream de ambos os formatos para as tabelas do Hive. Por exemplo, na primeira invocação, especifiqueparquet
para fazer stream do tópico do Kafkacustdata
para a tabela parquet do Hive. Em seguida, na segunda invocação, especifique o formatoorc
para fazer stream decustdata
para a tabela ORC do Hive.
Depois de a saída padrão parar no terminal SSH, o que significa que todo o
custdata
foi transmitido, prima <control-c> no terminal SSH para parar o processo.Liste as tabelas do Hive no Cloud Storage.
gcloud storage ls gs://BUCKET_NAME/tables/* --recursive
Notas:
- BUCKET_NAME: Insira o nome do contentor do Cloud Storage que contém as suas tabelas do Hive (consulte o artigo Crie tabelas do Hive).
No terminal SSH no nó principal do cluster Kafka, execute o seguinte comando
hive
para contar as mensagenscustdata
do Kafka transmitidas nas tabelas Hive no Cloud Storage.hive -e "select count(1) from TABLE_NAME"
Notas:
- TABLE_NAME: especifique
cust_parquet
oucust_orc
como o nome da tabela do Hive.
Fragmento de saída esperado:
- TABLE_NAME: especifique
- 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.
- Elimine o cluster do Kafka:
gcloud dataproc clusters delete KAFKA_CLUSTER \ --region=${REGION}
Passos do tutorial
Siga os passos abaixo para criar um cluster do Dataproc Kafka para ler um tópico do Kafka no Cloud Storage no formato parquet OU ORC.
Copie o script de instalação do Kafka para o Cloud Storage
O script de kafka.sh
ação de inicialização
instala o Kafka num cluster do Dataproc.
Crie um cluster do Dataproc Kafka
Crie um tópico do Kafka custdata
Para criar um tópico do Kafka no cluster do Kafka do Dataproc:
Publicar conteúdo no tópico do Kafka custdata
O script seguinte usa a ferramenta kafka-console-producer.sh
Kafka para
gerar dados de clientes fictícios no formato CSV.
Crie tabelas Hive no Cloud Storage
Crie tabelas Hive para receber dados de tópicos Kafka transmitidos.
Execute os seguintes passos para criar cust_parquet
(parquet) e cust_orc
(ORC) tabelas Hive no seu contentor do Cloud Storage.
Faça stream de Kafka custdata
para tabelas do Hive
Consulte dados transmitidos em streaming
...
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
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VERTICES: 02/02 [==========================>>] 100% ELAPSED TIME: 9.89 s
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OK
10000
Time taken: 21.394 seconds, Fetched: 1 row(s)