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 de alta disponibilidade do Serviço Gerenciado para Apache Spark com o ZooKeeper (neste tutorial, chamado de "cluster do Serviço Gerenciado para Apache Spark Kafka").
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 no formato 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. Para mais informações, consulte Limpeza.
Antes de começar
Se você ainda não tiver um projeto, crie um Google Cloud .
- Faça login na sua conta do Google Cloud . Se você começou a usar o Google Cloud, crie uma conta para avaliar o desempenho de nossos produtos em situações reais. Clientes novos também recebem US$ 300 em créditos para executar, testar e implantar cargas de trabalho.
-
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 role
(
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.
-
Create a project: To create a project, you need the Project Creator role
(
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.- No console do Google Cloud , acesse a página Buckets do Cloud Storage.
- Clique em Criar.
- Na página Criar um bucket, insira as informações do seu bucket. Para ir à próxima
etapa, clique em Continuar.
-
Na seção Começar, faça o seguinte:
- Insira um nome globalmente exclusivo que atenda aos requisitos de nomeação de bucket.
- Para adicionar um
rótulo de bucket,
abra a seção Rótulos (),
clique em add_box
Adicionar rótulo e especifique um
keye umvaluepara o rótulo.
-
Na seção Escolha onde armazenar seus dados, faça o seguinte:
- Selecione um tipo de local.
- Escolha um local onde os dados do bucket são armazenados permanentemente no menu suspenso Tipo de local.
- Se você selecionar o tipo de local birregional, também poderá ativar a replicação turbo usando a caixa de seleção relevante.
- Para configurar a replicação entre buckets, selecione
Adicionar replicação entre buckets usando o Serviço de transferência do Cloud Storage e
siga estas etapas:
Configurar a replicação entre buckets
- No menu Bucket, selecione um bucket.
Na seção Configurações de replicação, clique em Configurar para definir as configurações do job de replicação.
O painel Configurar a replicação entre buckets aparece.
- Para filtrar objetos a serem replicados por prefixo de nome de objeto, insira um prefixo com que você quer incluir ou excluir objetos e clique em Adicionar um prefixo.
- Para definir uma classe de armazenamento para os objetos replicados, selecione uma classe de armazenamento no menu Classe de armazenamento. Se você pular esta etapa, os objetos replicados vão usar a classe de armazenamento do bucket de destino por padrão.
- Clique em Concluído.
-
Na seção Escolha como armazenar seus dados, faça o seguinte:
- Selecione uma classe de armazenamento padrão para o bucket ou Classe automática para gerenciamento automático da classe de armazenamento dos dados do bucket.
- Para ativar o namespace hierárquico, na seção Otimizar o armazenamento para cargas de trabalho com uso intensivo de dados, selecione Ativar namespace hierárquico neste bucket.
- Na seção Escolha como controlar o acesso a objetos, selecione se o bucket aplica ou não a prevenção de acesso público e selecione um método de controle de acesso para os objetos do bucket.
-
Na seção Escolha como proteger os dados do objeto, faça o
seguinte:
- Selecione qualquer uma das opções em Proteção de dados que
você quer definir para o bucket.
- Para ativar a exclusão reversível, clique na caixa de seleção Política de exclusão reversível (para recuperação de dados) e especifique o número de dias que você quer reter os objetos após a exclusão.
- Para definir o controle de versões de objetos, clique na caixa de seleção Controle de versões de objetos (para controle de versões) e especifique o número máximo de versões por objeto e o número de dias após os quais as versões não atuais expiram.
- Para ativar a política de retenção em objetos e buckets, clique na caixa de seleção Retenção (para compliance) e faça o seguinte:
- Para ativar o bloqueio de retenção de objetos, clique na caixa de seleção Ativar retenção de objetos.
- Para ativar o Bloqueio de buckets, clique na caixa de seleção Definir política de retenção de buckets e escolha uma unidade e um período de armazenamento para a retenção.
- Para escolher como os dados do objeto serão criptografados, expanda a seção Criptografia de dados () e selecione um método de Criptografia de dados.
- Selecione qualquer uma das opções em Proteção de dados que
você quer definir para o bucket.
-
Na seção Começar, faça o seguinte:
- Clique em Criar.
Etapas do tutorial
Siga estas etapas para criar um cluster do Managed Service para Apache Spark 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 da ação de inicialização kafka.sh instala o Kafka em um cluster do Serviço Gerenciado para Apache Spark.
Navegue pelo código.
Copie o script da ação de inicialização
kafka.shpara o bucket do Cloud Storage. Esse script instala o Kafka em um cluster do Serviço Gerenciado para Apache Spark.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.shé 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:
Criar um cluster do Managed Service for Apache Spark Kafka
Abra o Cloud Shell e execute o comando
gcloud dataproc clusters createa seguir para criar um cluster de alta disponibilidade do Managed Service for Apache Spark que instala os componentes do Kafka e do 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. Ele 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.- É possível adicionar a flag opcional
--zone=ZONEpara especificar uma zona dentro da região especificada, comous-central1-a. Se você não especificar uma zona, o recurso de posicionamento automático de zona do Managed Service for Apache Spark vai selecionar uma zona com a região especificada.
- É possível adicionar a flag opcional
--image-version: versão da imagem do Managed Service for Apache Spark2.1-debian11é 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 compatíveis do Managed Service for Apache Spark).--num-master:3nós 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 Managed Service for Apache Spark Component Gateway.- 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).
Criar um tópico custdata do Kafka
Para criar um tópico do Kafka no cluster do Serviço Gerenciado para Apache Spark Kafka:
Use o utilitário SSH para abrir uma janela de terminal na VM mestre do cluster.
Crie um tópico
custdatado 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-0:9092significa o agente do Kafka em execução na porta9092no nóworker-0.É possível 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
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 no formato CSV.
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
custdatacontém 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
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.
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.hqlna 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.hqlpara 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 Serviço gerenciado para Apache Spark Kafka. Consulte versões de lançamento 2.1.x para uma lista das versões do componente Hive incluídas em imagens 2.1 lançadas recentemente.
- KAFKA_CLUSTER: o nome do cluster do Kafka.
- REGION: a região em que o cluster do Kafka está localizado.
Transmitir Kafka custdata para tabelas do Hive
- 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 do 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
custdatado 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]) EOFNo terminal SSH do nó principal do cluster do Kafka, execute
spark-submitpara 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
custdatado 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 FORMATObservações:
- KAFKA_CLUSTER: insira o nome do cluster do Kafka.
- FORMAT: especifique
parquetouorccomo 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, especifiqueparquetpara transmitir o tópicocustdatado Kafka para a tabela parquet do Hive. Em seguida, na segunda invocação, especifique o formatoorcpara transmitircustdatapara a tabela ORC do Hive.
Depois que a saída padrão for interrompida no terminal SSH, o que significa que todos os
custdataforam 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).
Consultar dados transmitidos
No terminal SSH do nó mestre do cluster do Kafka, execute o comando
hivea seguir para contar as mensagenscustdatado Kafka transmitidas nas tabelas do Hive no Cloud Storage.hive -e "select count(1) from TABLE_NAME"
Observações:
- TABLE_NAME: especifique
cust_parquetoucust_orccomo o nome da tabela do Hive.
Snippet de saída esperado:
- TABLE_NAME: especifique
...
Status: Running (Executing on YARN cluster with App id application_....)
----------------------------------------------------------------------------------------------
VERTICES MODE STATUS TOTAL COMPLETED RUNNING PENDING FAILED KILLED
----------------------------------------------------------------------------------------------
Map 1 .......... container SUCCEEDED 1 1 0 0 0 0
Reducer 2 ...... container SUCCEEDED 1 1 0 0 0 0
----------------------------------------------------------------------------------------------
VERTICES: 02/02 [==========================>>] 100% ELAPSED TIME: 9.89 s
----------------------------------------------------------------------------------------------
OK
10000
Time taken: 21.394 seconds, Fetched: 1 row(s)
Limpar
Excluir o projeto
Excluir um projeto do Google Cloud :
gcloud projects delete PROJECT_ID
Excluir recursos
-
Excluir o bucket:
gcloud storage buckets delete BUCKET_NAME
- Exclua o cluster do Kafka:
gcloud dataproc clusters delete KAFKA_CLUSTER \ --region=${REGION}