Spark Streaming与Kafka集成

1、介绍

kafka是一个发布订阅消息系统,具有分布式、分区化、多副本提交日志特点。kafka项目在0.8和0.10之间引入了一种新型消费者API,注意选择正确的包以获得相应的特性。每个版本都是向后兼容的,因此0.8可以兼容0.9和0.10,但是0.10不能兼容早期版本。0.8支持python、Receiver流和Direct流,不支持偏移量提交API以及动态分区订阅,0.10不支持python和Receiver流,支持Direct流、偏移量提交API和动态分区订阅。具体见表格:

spark-streaming-kafka-0-8 spark-streaming-kafka-0-10
Broker Version 0.8.2.1 or higher 0.10.0 or higher
API Maturity 过时 稳定
支持语言 scala、java、python scala、java
Receiver流 支持 不支持
Direct流 支持 支持
SSL/TLS 不支持 支持
偏移量提交API 不支持 支持
动态分区订阅 不支持 支持

2、Spark Streaming与kafka集成

0.10的集成方式和0.8类似,提供了在spark streaming 分区和kafka分区的1:1关系,可以访问偏移量和元数据。但由于使用的是新型消费者API,而不是简单API,因此还是有诸多注意事项。

2.1 创建模块引入依赖

<dependency>
<groupId>org.apache.spark</groupId>
<artifactId>spark-streaming-kafka-0-10_2.11</artifactId>
<version>2.1.0</version>
</dependency>

注意:不要手动添加org.apache.kafka工件依赖,该依赖已经有正确的工件依赖,多个不同版本会导致不兼容。

2.2 实现scala代码

import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord
import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.streaming.{Seconds, StreamingContext}
import org.apache.spark.streaming.kafka010._
import org.apache.spark.streaming.kafka010.LocationStrategies.PreferConsistent
import org.apache.spark.streaming.kafka010.ConsumerStrategies.Subscribe /**
* Created by Administrator on 2018/3/8.
*/
object SparkStreamingKafkaScala { def main(args: Array[String]): Unit = {
val conf = new SparkConf()
conf.setAppName("kafka")
conf.setMaster("local[*]") val ssc = new StreamingContext(conf , Seconds(2)) //kafka参数
val kafkaParams = Map[String, Object](
"bootstrap.servers" -> "s102:9092,s103:9092",
"key.deserializer" -> classOf[StringDeserializer],
"value.deserializer" -> classOf[StringDeserializer],
"group.id" -> "g1",
"auto.offset.reset" -> "latest",
"enable.auto.commit" -> (false: java.lang.Boolean)
) val topics = Array("topic1")
val stream = KafkaUtils.createDirectStream[String, String](
ssc,
PreferConsistent,
Subscribe[String, String](topics, kafkaParams)
) val ds2 = stream.map(record => (record.key, record.value))
ds2.print() ssc.start() ssc.awaitTermination()
}
}

2.3 启动kafka集群

$>xkafka.sh start

2.4 创建主题

创建主题,指定分区数和副本数,分区数和集群的内核数相同,保证最大并发能力,例如有三个节点,每个节点8个和,分区数为3 * 8 = 24,。

$>kafka-topics.sh --zookeeper s102:2181 --create --topic topic1 \
--replication-factor 3 --partitions 8

2.5 启动控制台消费者

$>kafka-console-consumer.sh --zookeeper s102:2181 --topic topic1

2.6 启动控制台生产者

$>kafka-console-producer.sh --broker-list s102:9092 --topic topic1

2.7 在生产者终端输入消息,检查消费者是否能够收到

2.8 启动Spark streaming应用

2.9 查看流的分区

//通过RDD查看分区数 , 分区数为4
stream.foreachRDD(rdd=>{
println(rdd.partitions.length)
})

2.10 查看kafka主题的分区

$>kafka-topics.sh --zookeeper s102:2181 --topic topic1 --describe

运行结果如下:

3、相关参数

3.1 LocationStrategies

新型kafka消费者API会预提取kafka数据到buffer中,因此让Spark在executor上保持缓存的consumer,对于性能来讲就非常重要,而不是每个batch创建新的consumer,选择在执行器上对于给定的主题分区如何调度消费者。位置策略的本意就是控制消费者在哪些节点上开启。

  • LocationStrategies.PreferConsistent

    大多数情况下,选择使用该方式,将在所有executors上均衡分布分区进行调度。

  • LocationStrategies.PreferBrokers

    如果executor和kafka broker位于同一主机,则可以使用该方式,这将优先调度那些分区为leader的分区。

  • LocationStrategies.PreferFixed

    如果在分区间有严重的数据倾斜,可以使用该方式,允许为分区指定特定的位置进行调度。

3.2 ConsumerStrategies

新型kafka消费者API有几种指定主题的方式。

  • ConsumerStrategies.Assign

    允许指定固定的分区集合。

  • ConsumerStrategies.Subscribe

    允许订阅固定的主题集合。

  • ConsumerStrategies.SubscribePattern

    可以使用正则表达式指定主题。

4、使用PreferFixed和Assign组合

指定s102消费主题的所有分区,每个分区下消费特定的偏移量。

import java.net.Socket

import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.sql.SparkSession
import org.apache.spark.streaming.{Seconds, StreamingContext} import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord
import org.apache.kafka.common.TopicPartition
import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.streaming.{Seconds, StreamingContext}
import org.apache.spark.streaming.kafka010._
import org.apache.spark.streaming.kafka010.LocationStrategies.PreferConsistent
import org.apache.spark.streaming.kafka010.ConsumerStrategies.Subscribe /**
* Created by Administrator on 2018/3/8.
*/
object SparkStreamingKafkaScala { //发送消息给远程socket
def sendInfo(msg: String, objStr: String) = {
//获取ip
val ip = java.net.InetAddress.getLocalHost.getHostAddress
//得到pid
val rr = java.lang.management.ManagementFactory.getRuntimeMXBean();
val pid = rr.getName().split("@")(0);
//pid
//线程
val tname = Thread.currentThread().getName
//对象id
val sock = new java.net.Socket("s101", 8888)
val out = sock.getOutputStream
val m = ip + "\t:" + pid + "\t:" + tname + "\t:" + msg + "\t:" + objStr + "\r\n"
out.write(m.getBytes)
out.flush()
out.close()
} def main(args: Array[String]): Unit = {
val conf = new SparkConf()
conf.setAppName("kafka")
//conf.setMaster("spark://s101:7077")
conf.setMaster("local[8]") val ssc = new StreamingContext(conf, Seconds(5)) //kafka参数
val kafkaParams = Map[String, Object](
"bootstrap.servers" -> "s102:9092,s103:9092",
"key.deserializer" -> classOf[StringDeserializer],
"value.deserializer" -> classOf[StringDeserializer],
"group.id" -> "g1",
"auto.offset.reset" -> "latest",
"enable.auto.commit" -> (false: java.lang.Boolean)
) //主题分区与主机名的映射,那个主题分区由哪台主机消费
val map = scala.collection.mutable.Map[TopicPartition,String]()
/**************************************************
*********** 一定要使用ip地址 !!!!*****************
**************************************************/
map.put(new TopicPartition("t1" , 0) , "192.168.231.102")
map.put(new TopicPartition("t1" , 1) , "192.168.231.102")
map.put(new TopicPartition("t1" , 2) , "192.168.231.102")
map.put(new TopicPartition("t1" , 3) , "192.168.231.102")
val fix = LocationStrategies.PreferFixed(map) ; val topics = Array("t1") //主题分区集合
val tps = scala.collection.mutable.ArrayBuffer[TopicPartition]()
tps.+=(new TopicPartition("t1" , 0))
tps.+=(new TopicPartition("t1" , 1))
tps.+=(new TopicPartition("t1" , 2)) //偏移量集合
val offsets = scala.collection.mutable.Map[TopicPartition,Long]()
offsets.put(new TopicPartition("t1", 0), 3)
offsets.put(new TopicPartition("t1", 1), 3)
offsets.put(new TopicPartition("t1", 2), 0) //消费者策略,主题分区与偏移集合
val conss = ConsumerStrategies.Assign[String,String](tps , kafkaParams , offsets) //创建kakfa直向流
val stream = KafkaUtils.createDirectStream[String,String](
ssc,
fix,
ConsumerStrategies.Assign[String, String](tps, kafkaParams, offsets)
) val ds2 = stream.map(record => {
val t = Thread.currentThread().getName
val key = record.key()
val value = record.value()
val offset = record.offset()
val par = record.partition()
val topic = record.topic()
val tt = (key , value ,offset, par,topic ,t)
sendInfo(tt.toString() ,this.toString)
tt
}) ds2.print() ssc.start() ssc.awaitTermination()
}
}

5、手动提交偏移量

将rdd强制转换成CanCommitOffsets,通过该trait进行提交,且只能异步提交,可以指定回调函数对提交结果进行处理。

val stream = KafkaUtils.createDirectStream(...)
//...
//在driver端提交,因为是DStream的方法,DStream不能串行化。
stream.asInstanceOf[CanCommitOffsets].commitAsync(offsets, new OffsetCommitCallback() {
//回调函数
def onComplete(m: java.util.Map[TopicPartition, OffsetAndMetadata], e: Exception) {
if (null != e) {
// error
} else {
// success
}
}
})

6、消费语义

  • 最多一次

    at most ,最多消费一次。先提交,后消费。

    //先提交
    commitAsync()
    //后消费
    consume()

  • 最少一次

    //先消费
    consume()
    //后提交
    commitAsync()
  • 精准一次

    //提交偏移量到数据库,不在kafka中
    conn.setAutoCommit();
    consume()
    updateOffset()
    conn.commit();

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