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 (neste tutorial, chamado de "cluster do Kafka do Dataproc").
Crie dados fictícios de clientes e publique-os em um tópico do Kafka.
Crie tabelas do Hive parquet e ORC 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 para o Cloud Storage nos formatos Parquet e ORC.
Execute uma consulta nos dados da tabela do Hive transmitidos para contar as mensagens do Kafka transmitidas.
Custos
Neste documento, você vai usar 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
Se você ainda não tiver um projeto, crie um Google Cloud .
- 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.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the Dataproc, Compute Engine, and Cloud Storage APIs.
-
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
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Verify 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.
- 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 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:
Abra o Cloud Shell e execute o comando
gcloud dataproc clusters create
a seguir para criar um cluster de alta disponibilidade 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
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 hífens. 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
.- Você pode adicionar a flag opcional
--zone=ZONE
para especificar uma zona dentro da região especificada, comous-central1-a
. Se você não especificar uma zona, o recurso de posição de zona automática do Dataproc vai selecionar uma zona com a região especificada.
- Você pode adicionar a flag opcional
--image-version
: a versão da imagem do Dataproc2.1-debian11
é recomendada para este tutorial. Observação: cada versão de imagem contém um conjunto de componentes pré-instalados, incluindo o componente Hive usado neste tutorial (consulte Versões de imagem do Dataproc compatíveis).--num-master
:3
nós mestres criam um cluster de alta disponibilidade. O componente Zookeeper, necessário para o Kafka, é pré-instalado em um cluster de alta disponibilidade.--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).
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
.Você 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 cole o script no terminal SSH do 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 seguinte comando do Kafka para confirmar se 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
Insira seu 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
(linguagem de consulta do Hive).Você vai executar o script
~/hivetables.hql
na próxima etapa para criar tabelas do Hive em parquet e ORC no 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 do Hive
~/hivetables.hql
para criarcust_parquet
(parquet) ecust_orc
(ORC) tabelas do Hive no bucket do Cloud Storage.gcloud dataproc jobs submit hive \ --cluster=KAFKA_CLUSTER \ --region=REGION \ -f ~/hivetables.hql
Observações:
- O componente Hive já vem instalado no cluster do Dataproc Kafka. Consulte versões de lançamento 2.1.x para 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.
- Execute o comando a seguir no terminal SSH do 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 seu BUCKET_NAME, copie e cole o seguinte código PySpark no terminal SSH no nó mestre do cluster do Kafka e pressione <return> para criar um arquivo
streamdata.py
.O script se inscreve no tópico
custdata
do Kafka e transmite os dados para as 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 principal do cluster do Kafka, execute
spark-submit
para transmitir dados para as tabelas do Hive no Cloud Storage.Insira o nome do seu KAFKA_CLUSTER e a saída FORMAT. Em seguida, copie e cole o código abaixo no terminal SSH do nó principal 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 todos os
custdata
foram transmitidos, pressione <control-c> no terminal SSH para interromper o processo.Liste 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).
No terminal SSH do nó mestre do cluster do Kafka, execute o seguinte comando
hive
para contar as mensagenscustdata
do Kafka transmitidas 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.
Snippet 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.
- Exclua o cluster do Kafka:
gcloud dataproc clusters delete KAFKA_CLUSTER \ --region=${REGION}
Etapas do tutorial
Siga estas etapas 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.
Criar um cluster do Dataproc Kafka
Criar um tópico custdata
do Kafka
Para criar um tópico do Kafka no cluster do Kafka do Dataproc:
Publicar conteúdo no tópico custdata
do Kafka
O script a seguir usa a ferramenta kafka-console-producer.sh
do Kafka para
gerar dados fictícios de clientes em formato CSV.
Criar tabelas do Hive no Cloud Storage
Crie tabelas do Hive para receber dados de tópicos do Kafka transmitidos.
Siga as etapas abaixo para criar tabelas do Hive cust_parquet
(parquet) e cust_orc
(ORC) no bucket do Cloud Storage.
Fazer streaming do Kafka custdata
para tabelas do Hive
Consultar dados 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
Time taken: 21.394 seconds, Fetched: 1 row(s)