Flink1.9整合Kafka

本文基于Flink1.9版本简述如何连接Kafka。

流式连接器

我们知道可以自己来开发Source 和 Sink ，但是一些比较基本的 Source 和 Sink 已经内置在 Flink 里。

预定义的source支持从文件、目录、socket，以及 collections 和 iterators 中读取数据。

预定义的sink支持把数据写入文件、标准输出（stdout）、标准错误输出（stderr）和 socket。

连接器可以和多种多样的第三方系统进行交互。目前支持以下系统:

Apache Kafka
Apache Cassandra(sink)
Amazon Kinesis Streams(source/sink)
Elasticsearch(sink)
Hadoop FileSystem (sink)
RabbitMQ(source/sink)
Apache NiFi(source/sink)
Twitter Streaming API(source)

请记住，在使用一种连接器时，通常需要额外的第三方组件，比如：数据存储服务器或者消息队列。

Apache Bahir 中定义了其他一些连接器

Apache ActiveMQ(source/sink)
Apache Flume(sink)
Redis(sink)
Akka (sink)
Netty (source)

使用connector并不是唯一可以使数据进入或者流出Flink的方式。一种常见的模式是从外部数据库或者 Web 服务查询数据得到初始数据流，然后通过 Map 或者 FlatMap 对初始数据流进行丰富和增强，这里要使用Flink的异步IO。

而向外部存储推送大量数据时会导致 I/O 瓶颈问题出现。在这种场景下，如果对数据的读操作远少于写操作，可以让外部应用从 Flink 拉取所需的数据，需要用到Flink的可查询状态接口。

本文重点介绍Apache Kafka Connector

Kafka连接器

此连接器提供对Apache Kafka提供的事件流的访问。

Flink提供特殊的Kafka连接器，用于从/向Kafka主题读取和写入数据。Flink Kafka Consumer集成了Flink的检查点机制，可提供一次性处理语义。为实现这一目标，Flink并不完全依赖Kafka 的消费者组的偏移量，而是在内部跟踪和检查这些偏移。

下表为不同版本的kafka与Flink Kafka Consumer的对应关系。

Maven Dependency	Supported since	Consumer and Producer Class name	Kafka version
flink-connector-kafka-0.8_2.11	1.0.0	FlinkKafkaConsumer08 FlinkKafkaProducer08	0.8.x
flink-connector-kafka-0.9_2.11	1.0.0	FlinkKafkaConsumer09 FlinkKafkaProducer09	0.9.x
flink-connector-kafka-0.10_2.11	1.2.0	FlinkKafkaConsumer010 FlinkKafkaProducer010	0.10.x
flink-connector-kafka-0.11_2.11	1.4.0	FlinkKafkaConsumer011 FlinkKafkaProducer011	0.11.x
flink-connector-kafka_2.11	1.7.0	FlinkKafkaConsumer FlinkKafkaProducer	>= 1.0.0

而从最新的Flink1.9.0版本开始，使用Kafka 2.2.0客户端。

下面简述使用步骤。

导入maven依赖：

<dependency>

  <groupId>org.apache.flink</groupId>

  <artifactId>flink-connector-kafka_2.11</artifactId>

  <version>1.9.0</version>

</dependency>

安装Kafka：

可以参照 Kafka入门宝典（详细截图版）

兼容性：

从Flink 1.7开始，它不跟踪特定的Kafka主要版本。相反，它在Flink发布时跟踪最新版本的Kafka。如果您的Kafka代理版本是1.0.0或更高版本，则应使用此Kafka连接器。如果使用旧版本的Kafka（0.11,0.10,0.9或0.8），则应使用与代理版本对应的连接器。

升级Connect要注意Flink升级作业，同时

在整个过程中使用Flink 1.9或更新版本。
不要同时升级Flink和运营商。
确保您作业中使用的Kafka Consumer和/或Kafka Producer分配了唯一标识符（uid）。
使用stop with savepoint功能获取保存点（例如，使用stop --withSavepoint）。

用法：

引入依赖后，实例化新的source（FlinkKafkaConsumer）和sink（FlinkKafkaProducer）。

Kafka Consumer

先分步骤介绍构建过程，文末附Flink1.9连接Kafka完整代码。

Kafka consumer 根据版本分别叫做FlinkKafkaConsumer08 FlinkKafkaConsumer09等等

Kafka >= 1.0.0 的版本就叫FlinkKafkaConsumer。

构建FlinkKafkaConsumer

java示例代码如下：

Properties properties = new Properties();

properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092");

// only required for Kafka 0.8

properties.setProperty("zookeeper.connect", "localhost:2181");

properties.setProperty("group.id", "test");

DataStream<String> stream = env

	.addSource(new FlinkKafkaConsumer<>("topic", new SimpleStringSchema(), properties));

scala：

val properties = new Properties()

properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092")

// only required for Kafka 0.8

properties.setProperty("zookeeper.connect", "localhost:2181")

properties.setProperty("group.id", "test")

stream = env

    .addSource(new FlinkKafkaConsumer[String]("topic", new SimpleStringSchema(), properties))

    .print()

必须有的：

1.topic名称

2.用于反序列化Kafka数据的DeserializationSchema / KafkaDeserializationSchema

3.配置参数：“bootstrap.servers” “group.id” （kafka0.8还需要 “zookeeper.connect”）

配置消费起始位置

java：

final StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

FlinkKafkaConsumer<String> myConsumer = new FlinkKafkaConsumer<>(...);

myConsumer.setStartFromEarliest();     // start from the earliest record possible

myConsumer.setStartFromLatest();       // start from the latest record

myConsumer.setStartFromTimestamp(...); // start from specified epoch timestamp (milliseconds)

myConsumer.setStartFromGroupOffsets(); // the default behaviour

//指定位置

//Map<KafkaTopicPartition, Long> specificStartOffsets = new HashMap<>();

//specificStartOffsets.put(new KafkaTopicPartition("myTopic", 0), 23L);

//myConsumer.setStartFromSpecificOffsets(specificStartOffsets);

DataStream<String> stream = env.addSource(myConsumer);

scala：

val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment()

val myConsumer = new FlinkKafkaConsumer[String](...)

myConsumer.setStartFromEarliest()      // start from the earliest record possible

myConsumer.setStartFromLatest()        // start from the latest record

myConsumer.setStartFromTimestamp(...)  // start from specified epoch timestamp (milliseconds)

myConsumer.setStartFromGroupOffsets()  // the default behaviour

//指定位置

//val specificStartOffsets = new java.util.HashMap[KafkaTopicPartition, java.lang.Long]()

//specificStartOffsets.put(new KafkaTopicPartition("myTopic", 0), 23L)

//myConsumer.setStartFromSpecificOffsets(specificStartOffsets)

val stream = env.addSource(myConsumer)

检查点

启用Flink的检查点后，Flink Kafka Consumer将使用主题中的记录，并以一致的方式定期检查其所有Kafka偏移以及其他操作的状态。如果作业失败，Flink会将流式程序恢复到最新检查点的状态，并从存储在检查点中的偏移量开始重新使用Kafka的记录。

如果禁用了检查点，则Flink Kafka Consumer依赖于内部使用的Kafka客户端的自动定期偏移提交功能。

如果启用了检查点，则Flink Kafka Consumer将在检查点完成时提交存储在检查点状态中的偏移量。

java

final StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

env.enableCheckpointing(5000); // checkpoint every 5000 msecs

scala

val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment()

env.enableCheckpointing(5000) // checkpoint every 5000 msecs

分区发现

Flink Kafka Consumer支持发现动态创建的Kafka分区，并使用一次性保证消费它们。

还可以使用正则：

java

final StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

Properties properties = new Properties();

properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092");

properties.setProperty("group.id", "test");

FlinkKafkaConsumer011<String> myConsumer = new FlinkKafkaConsumer011<>(

    java.util.regex.Pattern.compile("test-topic-[0-9]"),

    new SimpleStringSchema(),

    properties);

DataStream<String> stream = env.addSource(myConsumer);

...

scala

val env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment()

val properties = new Properties()

properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092")

properties.setProperty("group.id", "test")

val myConsumer = new FlinkKafkaConsumer08[String](

  java.util.regex.Pattern.compile("test-topic-[0-9]"),

  new SimpleStringSchema,

  properties)

val stream = env.addSource(myConsumer)

...

时间戳和水印

在许多情况下，记录的时间戳（显式或隐式）嵌入记录本身。另外，用户可能想要周期性地或以不规则的方式发出水印。

我们可以定义好Timestamp Extractors / Watermark Emitters，通过以下方式将其传递给您的消费者：

java

Properties properties = new Properties();

properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092");

// only required for Kafka 0.8

properties.setProperty("zookeeper.connect", "localhost:2181");

properties.setProperty("group.id", "test");

FlinkKafkaConsumer08<String> myConsumer =

    new FlinkKafkaConsumer08<>("topic", new SimpleStringSchema(), properties);

myConsumer.assignTimestampsAndWatermarks(new CustomWatermarkEmitter());

DataStream<String> stream = env

	.addSource(myConsumer)

	.print();

scala

val properties = new Properties()

properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092")

// only required for Kafka 0.8

properties.setProperty("zookeeper.connect", "localhost:2181")

properties.setProperty("group.id", "test")

val myConsumer = new FlinkKafkaConsumer08[String]("topic", new SimpleStringSchema(), properties)

myConsumer.assignTimestampsAndWatermarks(new CustomWatermarkEmitter())

stream = env

    .addSource(myConsumer)

    .print()

Kafka Producer

Kafka Producer 根据版本分别叫做FlinkProducer011 FlinkKafkaProducer010等等

Kafka >= 1.0.0 的版本就叫FlinkKafkaProducer 。

构建FlinkKafkaConsumer

java

DataStream<String> stream = ...;

FlinkKafkaProducer011<String> myProducer = new FlinkKafkaProducer011<String>(

        "localhost:9092",            // broker list

        "my-topic",                  // target topic

        new SimpleStringSchema());   // serialization schema

// versions 0.10+ allow attaching the records' event timestamp when writing them to Kafka;

// this method is not available for earlier Kafka versions

myProducer.setWriteTimestampToKafka(true);

stream.addSink(myProducer);

scala

val stream: DataStream[String] = ...

val myProducer = new FlinkKafkaProducer011[String](

        "localhost:9092",         // broker list

        "my-topic",               // target topic

        new SimpleStringSchema)   // serialization schema

// versions 0.10+ allow attaching the records' event timestamp when writing them to Kafka;

// this method is not available for earlier Kafka versions

myProducer.setWriteTimestampToKafka(true)

stream.addSink(myProducer)

需要指定broker list ， topic，序列化类。

自定义分区：默认情况下，将使用FlinkFixedPartitioner将每个Flink Kafka Producer并行子任务映射到单个Kafka分区。

可以实现FlinkKafkaPartitioner类自定义分区。

Flink1.9消费Kafka完整代码：

import org.apache.flink.api.common.serialization.SimpleStringSchema;

import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;

import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.FlinkKafkaConsumer;

import java.util.Properties;

public class KafkaConsumer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        final StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        Properties properties = new Properties();

        properties.setProperty("bootstrap.servers", "localhost:9092");

        properties.setProperty("group.id", "test");

        //构建FlinkKafkaConsumer

        FlinkKafkaConsumer<String> myConsumer = new FlinkKafkaConsumer<>("topic", new SimpleStringSchema(), properties);

        //指定偏移量

        myConsumer.setStartFromEarliest();

        DataStream<String> stream = env

                .addSource(myConsumer);

        env.enableCheckpointing(5000);

        stream.print();

        env.execute("Flink Streaming Java API Skeleton");

    }

项目地址：https://github.com/tree1123/flink_demo_1.9