10、Kafka 与Spark的集成

### **关于Spark**

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Spark Streaming API支持实时数据流的可扩展，高吞吐量，容错流处理。 数据可以从诸如Kafka，Flume，Twitter等许多源中提取，并且可以使用复杂的算法来处理，例如地图，缩小，连接和窗口等高级功能。 最后，处理的数据可以推送到文件系统，数据库和活动仪表板。 弹性分布式数据集(RDD)是Spark的基本数据结构。 它是一个不可变的分布式对象集合。 RDD中的每个数据集划分为逻辑分区，可以在集群的不同节点上计算。

### **与Spark集成**

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Kafka是Spark流式传输的潜在消息传递和集成平台。 Kafka充当实时数据流的中心枢纽，并使用Spark Streaming中的复杂算法进行处理。 一旦数据被处理，Spark Streaming可以将结果发布到另一个Kafka主题或存储在HDFS，数据库或仪表板中。 下图描述了概念流程。

![](https://cdn.itdevtools.com/images/2023/12/7/1554/1701935667016.png)

现在，让我们详细了解Kafka-Spark API。

**SparkConf API**

它表示Spark应用程序的配置。 用于将各种Spark参数设置为键值对。

SparkConf 类有以下方法

- set(string key，string value) - 设置配置变量。
- remove(string key) - 从配置中移除密钥。
- setAppName(string name) - 设置应用程序的应用程序名称。
- get(string key) - get key

**StreamingContext API**

这是Spark功能的主要入口点。 SparkContext表示到Spark集群的连接，可用于在集群上创建RDD，累加器和广播变量。 签名的定义如下所示。

```python
public StreamingContext(String master, String appName, Duration batchDuration, 
   String sparkHome, scala.collection.Seq<String> jars, 
   scala.collection.Map<String,String> environment)

```

- 主要连接的群集网址(例如mesos:// host:port，spark:// host:port，local [4])。
- appName - 作业的名称，以显示在集群Web UI上
- batchDuration - 流式数据将被分成批次的时间间隔

```python
public StreamingContext(SparkConf conf, Duration batchDuration)

```

通过提供新的SparkContext所需的配置创建StreamingContext。

- conf - Spark参数
- batchDuration - 流式数据将被分成批次的时间间隔

**KafkaUtils API**

KafkaUtils API用于将Kafka集群连接到Spark流。 此API具有如下定义的显着方法 createStream 。

```python
public static ReceiverInputDStream<scala.Tuple2<String,String>> createStream(
   StreamingContext ssc, String zkQuorum, String groupId,
   scala.collection.immutable.Map<String,Object> topics, StorageLevel storageLevel)

```

上面显示的方法用于创建从Kafka Brokers提取消息的输入流。

- ssc - StreamingContext对象。
- zkQuorum - Zookeeper quorum。
- groupId - 此消费者的组ID。
- 主题 - 返回要消费的主题的地图。
- storageLevel - 用于存储接收的对象的存储级别。

KafkaUtils API有另一个方法createDirectStream，用于创建一个输入流，直接从Kafka Brokers拉取消息，而不使用任何接收器。 这个流可以保证来自Kafka的每个消息都包含在转换中一次。

示例应用程序在Scala中完成。 要编译应用程序，请下载并安装 sbt ，scala构建工具(类似于maven)。 主要应用程序代码如下所示。

```python
import java.util.HashMap
import org.apache.kafka.clients.producer.{KafkaProducer, ProducerConfig, Produc-erRecord}
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.streaming._
import org.apache.spark.streaming.kafka._
object KafkaWordCount {
   def main(args: Array[String]) {
      if (args.length < 4) {
         System.err.println("Usage: KafkaWordCount <zkQuorum><group> <topics> <numThreads>")
         System.exit(1)
      }
      val Array(zkQuorum, group, topics, numThreads) = args
      val sparkConf = new SparkConf().setAppName("KafkaWordCount")
      val ssc = new StreamingContext(sparkConf, Seconds(2))
      ssc.checkpoint("checkpoint")
      val topicMap = topics.split(",").map((_, numThreads.toInt)).toMap
      val lines = KafkaUtils.createStream(ssc, zkQuorum, group, topicMap).map(_._2)
      val words = lines.flatMap(_.split(" "))
      val wordCounts = words.map(x => (x, 1L))
         .reduceByKeyAndWindow(_ &plus; _, _ - _, Minutes(10), Seconds(2), 2)
      wordCounts.print()
      ssc.start()
      ssc.awaitTermination()
   }

```

**构建脚本**

spark-kafka集成取决于Spark，Spark流和Spark与Kafka的集成jar。 创建一个新文件 build.sbt ，并指定应用程序详细信息及其依赖关系。 在编译和打包应用程序时， sbt 将下载所需的jar。

```python
name := "Spark Kafka Project"
version := "1.0"
scalaVersion := "2.10.5"
libraryDependencies += "org.apache.spark" %% "spark-core" % "1.6.0"
libraryDependencies += "org.apache.spark" %% "spark-streaming" % "1.6.0"
libraryDependencies += "org.apache.spark" %% "spark-streaming-kafka" % "1.6.0"

```

**编译/包装**

运行以下命令以编译和打包应用程序的jar文件。 我们需要将jar文件提交到spark控制台以运行应用程序。

```python
sbt package
```

**提交到Spark**

启动Kafka Producer CLI(在上一章中解释)，创建一个名为 my-first-topic 的新主题，并提供一些样本消息，如下所示。

```python
Another spark test message

```

运行以下命令将应用程序提交到spark控制台。

```python
/usr/local/spark/bin/spark-submit --packages org.apache.spark:spark-streaming
-kafka_2.10:1.6.0 --class "KafkaWordCount" --master local[4] target/scala-2.10/spark
-kafka-project_2.10-1.0.jar localhost:2181 <group name> <topic name> <number of threads>

```

此应用程序的示例输出如下所示。

```python
spark console messages ..
(Test,1)
(spark,1)
(another,1)
(message,1)
spark console message ..

```