spark-streaming集成Kafka处理实时数据

在这篇文章里，我们模拟了一个场景，实时分析订单数据，统计实时收益。

场景模拟

我试图覆盖工程上最为常用的一个场景：

1）首先，向Kafka里实时的写入订单数据，JSON格式，包含订单ID-订单类型-订单收益

2）然后，spark-streaming每十秒实时去消费kafka中的订单数据，并以订单类型分组统计收益

3）最后，spark-streaming统计结果实时的存入本地MySQL。

前提条件

安装

1）spark：我使用的yarn-client模式下的spark，环境中集群客户端已经搞定

2）zookeeper：我使用的是这个集群：10.93.21.21:2181,10.93.18.34:2181,10.93.18.35:2181

3）kafka：我使用的是standalone模式：10.93.21.21:9093

4）mysql：10.93.84.53:3306

语言

python：pykafka，pip install pykafka

java：spark，spark-streaming

下面开始

1、数据写入kafka

• kafka写入

我们使用pykafka模拟数据实时写入，代码如下:

kafka_producer.py

# -* coding:utf8 *-
import time
import json
import uuid
import random
import threading
from pykafka import KafkaClient

# 创建kafka实例
hosts = '10.93.21.21:9093'
client = KafkaClient(hosts=hosts)

# 打印一下有哪些topic
print client.topics  

# 创建kafka producer句柄
topic = client.topics['kafka_spark']
producer = topic.get_producer()

# work
def work():
    while 1:
        msg = json.dumps({
            "id": str(uuid.uuid4()).replace('-', ''),
            "type": random.randint(1, 5),
            "profit": random.randint(13, 100)})
        producer.produce(msg)

# 多线程执行
thread_list = [threading.Thread(target=work) for i in range(10)]
for thread in thread_list:
    thread.setDaemon(True)
    thread.start()

time.sleep(60)

# 关闭句柄, 退出
producer.stop()

可以看到，我们写入的形式是一个json，订单id是一个uuid，订单类型type从1-5随机，订单收益profit从13-100随机，形如

{"id": ${uid}, "type": 1, "profit": 30}

注意：1）python对kafka的读写不需要借助zookeeper，2）使用多线程的形式写入，让数据量具有一定的规模。

执行producer，会持续写入数据1分钟。

python kafka_producer.py

• 验证一下

kafka_consumer.py

# -* coding:utf8 *-
from pykafka import KafkaClient

hosts = '10.93.21.21:9093'
client = KafkaClient(hosts=hosts)
# 消费者
topic = client.topics['kafka_spark']
consumer = topic.get_simple_consumer(consumer_group='test', auto_commit_enable=True, auto_commit_interval_ms=1,
                                     consumer_id='test')
for message in consumer:
    if message is not None:
        print message.offset, message.value

执行，可以消费kafka刚才写入的数据

python kafka_consumer.py

2、spark-streaming

1）先解决依赖

其中比较核心的是spark-streaming和kafka集成包spark-streaming-kafka_2.10，还有spark引擎spark-core_2.10

json和mysql看大家爱好。

pom.xml

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.spark</groupId>
            <artifactId>spark-streaming-kafka_2.10</artifactId>
            <version>1.6.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.spark</groupId>
            <artifactId>spark-streaming_2.10</artifactId>
            <version>1.6.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.spark</groupId>
            <artifactId>spark-core_2.10</artifactId>
            <version>1.6.0</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>1.2.19</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>5.1.38</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>commons-dbcp</groupId>
            <artifactId>commons-dbcp</artifactId>
            <version>1.4</version>
        </dependency>
    </dependencies>

2）MySQL准备

• 建表

我们的结果去向是MySQL，先建立一个结果表。

id：主键，自增id

type：订单类型

profit：每个spark batch聚合出的订单收益结果

time：时间戳

CREATE TABLE `order` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `type` int(11) DEFAULT NULL,
  `profit` int(11) DEFAULT NULL,
  `time` mediumtext,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=56 DEFAULT CHARSET=utf8

• Java客户端

采用了单例线程池的模式简单写了一下。

ConnectionPool.java

package com.xiaoju.dqa.realtime_streaming;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.util.LinkedList;

public class ConnectionPool {
    private static LinkedList<Connection> connectionQueue;

    static {
        try {
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public synchronized static Connection getConnection() {
        try {
            if (connectionQueue == null) {
                connectionQueue = new LinkedList<Connection>();
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Connection conn = DriverManager.getConnection(
                            "jdbc:mysql://10.93.84.53:3306/big_data",
                            "root",
                            "1234");
                    connectionQueue.push(conn);
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return connectionQueue.poll();

    }
    public  static void returnConnection(Connection conn){connectionQueue.push(conn);}
}

3）代码实现

我用java写的，不会用scala很尴尬。

即时用java整个的处理过程依然比较简单。跟常见的wordcount也没有多大的差别。

SparkStreaming特点

spark的特点就是RDD，通过对RDD的操作，来屏蔽分布式运算的复杂度。

而spark-streaming的操作对象是RDD的时间序列DStream，这个序列的生成是跟batch的选取有关。例如我这里Batch是10s一个，那么每隔10s会产出一个RDD，对RDD的切割和序列的生成，spark-streaming对我们透明了。唯一暴露给我们的DStream和原生RDD的使用方式基本一致。

这里需要讲解一下MySQL写入注意的事项。

MySQL写入

在处理mysql写入时使用了foreachPartition方法，即，在foreachPartition中使用borrow mysql句柄。

这样做的原因是：

1）你无法再Driver端创建mysql句柄，并通过序列化的形式发送到worker端

2）如果你在处理rdd中创建mysql句柄，很容易对每一条数据创建一个句柄，在处理过程中很快内存就会溢出。

OrderProfitAgg.java

package com.xiaoju.dqa.realtime_streaming;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.Function;
import org.apache.spark.api.java.function.Function2;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.VoidFunction;
import org.apache.spark.streaming.Durations;
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;

import java.sql.Connection;
import java.sql.Statement;
import java.util.*;

/*
*   生产者可以选用kafka自带的producer脚本
*   bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9093 --topic test
* */
public class OrderProfitAgg {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        /*
        *   kafka所注册的zk集群
        * */
        String zkQuorum = "10.93.21.21:2181,10.93.18.34:2181,10.93.18.35:2181";

        /*
        *   spark-streaming消费kafka的topic名称, 多个以逗号分隔
        * */
        String topics = "kafka_spark,kafka_spark2";

        /*
        *   消费组 group
        * */
        String group = "bigdata_qa";

        /*
        *   消费进程数
        * */
        int numThreads = 2;

        /*
        *   选用yarn队列模式, spark-streaming程序的app名称是"order profit"
        * */
        SparkConf sparkConf = new SparkConf().setMaster("yarn-client").setAppName("order profit");

        /*
        *   创建sc, 全局唯一, 设置logLevel可以打印一些东西到控制台
        * */
        JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(sparkConf);
        sc.setLogLevel("WARN");

        /*
        *   创建jssc, spark-streaming的batch是每10s划分一个
        * */
        JavaStreamingContext jssc = new JavaStreamingContext(sc, Durations.seconds(10));

        /*
        *   准备topicMap
        * */
        Map<String ,Integer> topicMap = new HashMap<String, Integer>();
        for (String topic : topics.split(",")) {
            topicMap.put(topic, numThreads);
        }

        /*
        *   kafka数据流
        * */
        List<JavaPairReceiverInputDStream<String, String>> streams = new ArrayList<JavaPairReceiverInputDStream<String, String>>();
        for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
            streams.add(KafkaUtils.createStream(jssc, zkQuorum, group, topicMap));
        }
        /*
        *   从kafka消费数据的RDD
        * */
        JavaPairDStream<String, String> streamsRDD = streams.get(0);
        for (int i = 1; i < streams.size(); i++) {
            streamsRDD = streamsRDD.union(streams.get(i));
        }

        /*
        *   kafka消息形如: {"id": ${uuid}, "type": 1, "profit": 35}
        *   统计结果, 以type分组的总收益
        *   mapToPair, 将kafka消费的数据, 转化为type-profit key-value对
        *   reduceByKey, 以type分组, 聚合profit
        * */
        JavaPairDStream<Integer, Integer> profits = streamsRDD.mapToPair(new PairFunction<Tuple2<String, String>, Integer, Integer>() {
            @Override
            public Tuple2<Integer, Integer> call(Tuple2<String, String> s_tuple2) throws Exception {
                JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(s_tuple2._2);
                return new Tuple2<Integer, Integer>(jsonObject.getInteger("type"), jsonObject.getInteger("profit"));
            }
        }).reduceByKey(new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
            @Override
            public Integer call(Integer i1, Integer i2) throws Exception {
                return i1 + i2;
            }
        });

        /*
        *   输出结果到MySQL
        *   需要为每一个partition创建一个MySQL句柄, 使用foreachPartition
        * */
        profits.foreachRDD(new Function<JavaPairRDD<Integer, Integer>, Void>() {
            @Override
            public Void call(JavaPairRDD<Integer, Integer> integerIntegerJavaPairRDD) throws Exception {

                integerIntegerJavaPairRDD.foreachPartition(new VoidFunction<Iterator<Tuple2<Integer, Integer>>>() {
                    @Override
                    public void call(Iterator<Tuple2<Integer, Integer>> tuple2Iterator) throws Exception {
                        Connection connection = ConnectionPool.getConnection();
                        Statement stmt = connection.createStatement();
                        long timestamp = System.currentTimeMillis();
                        while(tuple2Iterator.hasNext()) {
                            Tuple2<Integer, Integer> tuple = tuple2Iterator.next();
                            Integer type = tuple._1;
                            Integer profit = tuple._2;
                            String sql = String.format("insert into `order` (`type`, `profit`, `time`) values (%s, %s, %s)", type, profit, timestamp);
                            stmt.executeUpdate(sql);
                        }
                        ConnectionPool.returnConnection(connection);
                    }
                });
                return null;
            }
        });

        /*
        *   开始计算, 等待计算结束
        * */
        jssc.start();
        try {
            jssc.awaitTermination();
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        } finally {
            jssc.close();
        }
    }
}

4）打包方法

编写pom.xml build tag。

mvn clean package打包即可。

pom.xml

<build>
        <plugins>
            <plugin>
                <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <archive>
                        <manifest>
                            <!--这里要替换成jar包main方法所在类 -->
                            <!--<mainClass>com.bigdata.qa.hotdog.driver.WordCount</mainClass>-->
                            <mainClass>com.xiaoju.dqa.realtime_streaming.OrderProfitAgg</mainClass>

                        </manifest>
                    </archive>
                    <descriptorRefs>
                        <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
                    </descriptorRefs>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <id>make-assembly</id> <!-- this is used for inheritance merges -->
                        <phase>package</phase> <!-- 指定在打包节点执行jar包合并操作 -->
                        <goals>
                            <goal>single</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <source>1.6</source>
                    <target>1.6</target>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

3、执行与结果

1）执行kafka_producer.py

python kafka_producer.py

2) 执行spark-streaming

这里使用的是默认参数提交yarn队列。

spark-submit --queue=root.XXXX realtime-streaming-1.0-SNAPSHOT-jar-with-dependencies.jar

3）查看结果

到MySQL中查看结果，每隔10秒会聚合出type=1-5的5条数据。

例如第一条数据，就是type=4这种类型的业务，在10s内收益是555473元。业务量惊人啊。哈哈。

完结。