• 53、Spark Streaming:输入DStream之Kafka数据源实战


    一、基于Receiver的方式

    1、概述

    基于Receiver的方式:
    
    Receiver是使用Kafka的高层次Consumer API来实现的。receiver从Kafka中获取的数据都是存储在Spark Executor的内存中的,
    然后Spark Streaming启动的job会去处理那些数据。
    
    然而,在默认的配置下,这种方式可能会因为底层的失败而丢失数据。如果要启用高可靠机制,让数据零丢失,就必须启用Spark Streaming的
    预写日志机制(Write Ahead Log,WAL)。该机制会同步地将接收到的Kafka数据写入分布式文件系统(比如HDFS)上的预写日志中。所以,
    即使底层节点出现了失败,也可以使用预写日志中的数据进行恢复。
    
    
    
    
    如何进行Kafka数据源连接?
    
    1、在maven添加依赖
    groupId = org.apache.spark
    artifactId = spark-streaming-kafka_2.10
    version = 1.5.1
    
    2、使用第三方工具类创建输入DStream
     JavaPairReceiverInputDStream<String, String> kafkaStream = 
         KafkaUtils.createStream(streamingContext, [ZK quorum], [consumer group id], [per-topic number of Kafka partitions to consume]);
    
    
    
    
     需要注意的要点:
    
    1、Kafka中的topic的partition,与Spark中的RDD的partition是没有关系的。所以,在KafkaUtils.createStream()中,
    提高partition的数量,只会增加一个Receiver中,读取partition的线程的数量。不会增加Spark处理数据的并行度。
    
    2、可以创建多个Kafka输入DStream,使用不同的consumer group和topic,来通过多个receiver并行接收数据。
    
    3、如果基于容错的文件系统,比如HDFS,启用了预写日志机制,接收到的数据都会被复制一份到预写日志中。因此,
    在KafkaUtils.createStream()中,设置的持久化级别是StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_SER。
    
    
    
    
    Kafka命令:
    bin/kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.1.107:2181,192.168.1.108:2181,192.168.1.109:2181 --topic TestTopic --replication-factor 1 --partitions 1 --create
    
    bin/kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.1.107:9092,192.168.1.108:9092,192.168.1.109:9092 --topic TestTopic
    
    
    
    [ZK quorum:
    192.168.1.191:2181,192.168.1.192:2181,192.168.1.193:2181

    2、java版本

    package cn.spark.study.streaming;
    
    import java.util.Arrays;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    import org.apache.spark.SparkConf;
    import org.apache.spark.api.java.function.FlatMapFunction;
    import org.apache.spark.api.java.function.Function2;
    import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
    import org.apache.spark.streaming.Durations;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaDStream;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaPairDStream;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaPairReceiverInputDStream;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaStreamingContext;
    import org.apache.spark.streaming.kafka.KafkaUtils;
    
    import scala.Tuple2;
    
    /**
     * 基于Kafka receiver方式的实时wordcount程序
     * @author Administrator
     *
     */
    public class KafkaReceiverWordCount {
    
        public static void main(String[] args) {
            SparkConf conf = new SparkConf()
                    .setMaster("local[2]")
                    .setAppName("KafkaWordCount");  
            JavaStreamingContext jssc = new JavaStreamingContext(conf, Durations.seconds(5));
            
            // 使用KafkaUtils.createStream()方法,创建针对Kafka的输入数据流
            Map<String, Integer> topicThreadMap = new HashMap<String, Integer>();
            // 使用多少个线程去拉取topic的数据
            topicThreadMap.put("WordCount", 1);
            
            // 这里接收的四个参数;第一个:streamingContext
            // 第二个:ZK quorum;   第三个:consumer group id 可以自己写;   
            // 第四个:per-topic number of Kafka partitions to consume
            JavaPairReceiverInputDStream<String, String> lines = KafkaUtils.createStream(
                    jssc, 
                    "192.168.1.135:2181,192.168.1.136:2181,192.168.1.137:2181", 
                    "DefaultConsumerGroup", 
                    topicThreadMap);
            
            // wordcount逻辑
            JavaDStream<String> words = lines.flatMap(
                    
                    new FlatMapFunction<Tuple2<String,String>, String>() {
    
                        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
                        @Override
                        public Iterable<String> call(Tuple2<String, String> tuple)
                                throws Exception {
                            return Arrays.asList(tuple._2.split(" "));  
                        }
                        
                    });
            
            JavaPairDStream<String, Integer> pairs = words.mapToPair(
                    
                    new PairFunction<String, String, Integer>() {
    
                        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
                        @Override
                        public Tuple2<String, Integer> call(String word)
                                throws Exception {
                            return new Tuple2<String, Integer>(word, 1);
                        }
                        
                    });
            
            JavaPairDStream<String, Integer> wordCounts = pairs.reduceByKey(
                    
                    new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
                
                        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
                        @Override
                        public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
                            return v1 + v2;
                        }
                        
                    });
            
            wordCounts.print();  
            
            jssc.start();
            jssc.awaitTermination();
            jssc.close();
        }
        
    }
    
    
    
    
    
    ##运行程序
    
    ##新建一个topic
    [root@spark1 kafka]# bin/kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.1.135:2181,192.168.1.136:2181,192.168.1.137:2181 --topic WordCount --replication-factor 1 --partitions 1 --create
    
    ##启动生产者,然后可以输入一些数据,观察程序端的输出统计
    [root@spark1 kafka]# bin/kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.1.135:9092,192.168.1.136:9092,192.168.1.137:9092 --topic WordCount

    二、基于Direct的方式

    1、概述

    这种新的不基于Receiver的直接方式,是在Spark 1.3中引入的,从而能够确保更加健壮的机制。替代掉使用Receiver来接收数据后,这种方式会周期性地查询Kafka,来获得
    每个topic+partition的最新的offset,从而定义每个batch的offset的范围。当处理数据的job启动时,就会使用Kafka的简单consumer api来获取Kafka指定offset范围的数据。
    
    这种方式有如下优点:
    1、简化并行读取:如果要读取多个partition,不需要创建多个输入DStream然后对它们进行union操作。Spark会创建跟Kafka partition一样多的RDD partition,并且会并行
    从Kafka中读取数据。所以在Kafka partition和RDD partition之间,有一个一对一的映射关系。
    
    2、高性能:如果要保证零数据丢失,在基于receiver的方式中,需要开启WAL机制。这种方式其实效率低下,因为数据实际上被复制了两份,Kafka自己本身就有高可靠的机制,
    会对数据复制一份,而这里又会复制一份到WAL中。而基于direct的方式,不依赖Receiver,不需要开启WAL机制,只要Kafka中作了数据的复制,那么就可以通过Kafka的副本进行恢复。
    
    3、一次且仅一次的事务机制:
        基于receiver的方式,是使用Kafka的高阶API来在ZooKeeper中保存消费过的offset的。这是消费Kafka数据的传统方式。这种方式配合着WAL机制可以保证数据
        零丢失的高可靠性,但是却无法保证数据被处理一次且仅一次,可能会处理两次。因为Spark和ZooKeeper之间可能是不同步的。
        基于direct的方式,使用kafka的简单api,Spark Streaming自己就负责追踪消费的offset,并保存在checkpoint中。Spark自己一定是同步的,因此可以保证数据
        是消费一次且仅消费一次。
    
     JavaPairReceiverInputDStream<String, String> directKafkaStream = 
         KafkaUtils.createDirectStream(streamingContext,
             [key class], [value class], [key decoder class], [value decoder class],
             [map of Kafka parameters], [set of topics to consume]);
    
    
    
     Kafka命令:
    bin/kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.1.107:2181,192.168.1.108:2181,192.168.1.109:2181 --topic TestTopic --replication-factor 1 --partitions 1 --create
    
    bin/kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.1.107:9092,192.168.1.108:9092,192.168.1.109:9092 --topic TestTopic
    
    
    192.168.1.191:2181,192.168.1.192:2181,192.168.1.193:2181
    
    metadata.broker.list


    2、java版本

    package cn.spark.study.streaming;
    
    import java.util.Arrays;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.HashSet;
    import java.util.Map;
    import java.util.Set;
    
    import kafka.serializer.StringDecoder;
    
    import org.apache.spark.SparkConf;
    import org.apache.spark.api.java.function.FlatMapFunction;
    import org.apache.spark.api.java.function.Function2;
    import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
    import org.apache.spark.streaming.Durations;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaDStream;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaPairDStream;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaPairInputDStream;
    import org.apache.spark.streaming.api.java.JavaStreamingContext;
    import org.apache.spark.streaming.kafka.KafkaUtils;
    
    import scala.Tuple2;
    
    /**
     * 基于Kafka Direct方式的实时wordcount程序
     * @author Administrator
     *
     */
    public class KafkaDirectWordCount {
    
        public static void main(String[] args) {
            SparkConf conf = new SparkConf()
                    .setMaster("local[2]")
                    .setAppName("KafkaDirectWordCount");  
            JavaStreamingContext jssc = new JavaStreamingContext(conf, Durations.seconds(5));
            
            // 首先,要创建一份kafka参数map
            Map<String, String> kafkaParams = new HashMap<String, String>();
            kafkaParams.put("metadata.broker.list", 
                    "192.168.1.135:9092,192.168.1.136:9092,192.168.1.137:9092");
            
            // 然后,要创建一个set,里面放入,你要读取的topic
            // 这个,就是我们所说的,它自己给你做的很好,可以并行读取多个topic
            Set<String> topics = new HashSet<String>();
            topics.add("WordCount");
            
            // 创建输入DStream
            JavaPairInputDStream<String, String> lines = KafkaUtils.createDirectStream(
                    jssc, 
                    String.class, 
                    String.class, 
                    StringDecoder.class, 
                    StringDecoder.class, 
                    kafkaParams, 
                    topics);
            
            // 执行wordcount操作
            JavaDStream<String> words = lines.flatMap(
                    
                    new FlatMapFunction<Tuple2<String,String>, String>() {
    
                        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
                        @Override
                        public Iterable<String> call(Tuple2<String, String> tuple)
                                throws Exception {
                            return Arrays.asList(tuple._2.split(" "));  
                        }
                        
                    });
            
            JavaPairDStream<String, Integer> pairs = words.mapToPair(
                    
                    new PairFunction<String, String, Integer>() {
    
                        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
                        @Override
                        public Tuple2<String, Integer> call(String word) throws Exception {
                            return new Tuple2<String, Integer>(word, 1);
                        }
                        
                    });
            
            JavaPairDStream<String, Integer> wordCounts = pairs.reduceByKey(
                    
                    new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
    
                        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
                        @Override
                        public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
                            return v1 + v2;
                        }
                        
                    });
            
            wordCounts.print();
            
            jssc.start();
            jssc.awaitTermination();
            jssc.close();
        }
        
    }
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