Enriqueça os eventos do Apache Kafka® com atributos do ADLS Gen2 com o Apache Flink®

Artigo
10/23/2024

Nota

Vamos desativar o Azure HDInsight no AKS em 31 de janeiro de 2025. Antes de 31 de janeiro de 2025, você precisará migrar suas cargas de trabalho para o Microsoft Fabric ou um produto equivalente do Azure para evitar o encerramento abrupto de suas cargas de trabalho. Os clusters restantes na sua subscrição serão interrompidos e removidos do anfitrião.

Apenas o apoio básico estará disponível até à data da reforma.

Importante

Esta funcionalidade está atualmente em pré-visualização. Os Termos de Utilização Suplementares para Pré-visualizações do Microsoft Azure incluem mais termos legais que se aplicam a funcionalidades do Azure que estão em versão beta, em pré-visualização ou ainda não disponibilizadas para disponibilidade geral. Para obter informações sobre essa visualização específica, consulte Informações de visualização do Azure HDInsight no AKS. Para perguntas ou sugestões de recursos, envie uma solicitação no AskHDInsight com os detalhes e siga-nos para obter mais atualizações na Comunidade do Azure HDInsight.

Neste artigo, você pode aprender como enriquecer os eventos em tempo real juntando-se a um fluxo de Kafka com tabela no ADLS Gen2 usando o Flink Streaming. Usamos a API Flink Streaming para participar de eventos do HDInsight Kafka com atributos do ADLS Gen2. Além disso, usamos eventos associados a atributos para mergulhar em outro tópico de Kafka.

Pré-requisitos

Cluster Flink no HDInsight no AKS
Cluster Kafka no HDInsight
- Certifique-se de que as configurações de rede são atendidas conforme descrito em Usando o Kafka no HDInsight para garantir que o HDInsight nos clusters AKS e HDInsight estejam na mesma VNet
Para esta demonstração, estamos usando uma VM do Windows como ambiente de desenvolvimento de projeto maven na mesma VNet do HDInsight no AKS

Preparação do tópico Kafka

Estamos criando um tópico chamado user_events.

O objetivo é ler um fluxo de eventos em tempo real de um tópico de Kafka usando o Flink. Temos todos os eventos com os seguintes campos:
```
user_id,
item_id, 
type, 
timestamp, 
```

Kafka 3.2.0

/usr/hdp/current/kafka-broker/bin/kafka-topics.sh --create --replication-factor 2 --partitions 3 --topic user_events --bootstrap-server wn0-contsk:9092
/usr/hdp/current/kafka-broker/bin/kafka-topics.sh --create --replication-factor 2 --partitions 3 --topic user_events_output --bootstrap-server wn0-contsk:9092

Preparar arquivo no ADLS Gen2

Estamos criando um arquivo chamado item attributes em nosso armazenamento

O objetivo é ler um lote de item attributes um arquivo no ADLS Gen2. Cada item tem os seguintes campos:
```
item_id, 
brand, 
category, 
timestamp, 
```

Desenvolver o trabalho Apache Flink

Nesta etapa, realizamos as seguintes atividades

Enriqueça o user_events tópico de Kafka juntando-se a item attributes partir de um arquivo no ADLS Gen2.
Empurramos o resultado desta etapa, como uma atividade enriquecida do usuário de eventos, para um tópico Kafka.

Desenvolver o projeto Maven

pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>contoso.example</groupId>
    <artifactId>FlinkKafkaJoinGen2</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
        <flink.version>1.17.0</flink.version>
        <java.version>1.8</java.version>
        <scala.binary.version>2.12</scala.binary.version>
        <kafka.version>3.2.0</kafka.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-java</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-streaming-java -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-streaming-java</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-clients -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-clients</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-connector-files -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-connector-files</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-connector-kafka</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
                <version>3.0.0</version>
                <configuration>
                    <appendAssemblyId>false</appendAssemblyId>
                    <descriptorRefs>
                        <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
                    </descriptorRefs>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <id>make-assembly</id>
                        <phase>package</phase>
                        <goals>
                            <goal>single</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

Junte-se ao tópico Kafka com o Arquivo ADLS Gen2

KafkaJoinGen2Demo.java

package contoso.example;

import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.RichMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.serialization.SimpleStringSchema;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple4;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple7;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.connector.kafka.sink.KafkaRecordSerializationSchema;
import org.apache.flink.connector.kafka.sink.KafkaSink;
import org.apache.flink.connector.kafka.source.KafkaSource;
import org.apache.flink.connector.kafka.source.enumerator.initializer.OffsetsInitializer;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class KafkaJoinGen2Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. Set up the stream execution environment
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        // Kafka source configuration, update with your broker IPs
        String brokers = "<broker-ip>:9092,<broker-ip>:9092,<broker-ip>:9092";
        String inputTopic = "user_events";
        String outputTopic = "user_events_output";
        String groupId = "my_group";

        // 2. Register the cached file, update your container name and storage name
        env.registerCachedFile("abfs://<container-name>@<storagename>.dfs.core.windows.net/flink/data/item.txt", "file1");

        // 3. Read a stream of real-time user behavior event from a Kafka topic
        KafkaSource<String> kafkaSource = KafkaSource.<String>builder()
                .setBootstrapServers(brokers)
                .setTopics(inputTopic)
                .setGroupId(groupId)
                .setStartingOffsets(OffsetsInitializer.earliest())
                .setValueOnlyDeserializer(new SimpleStringSchema())
                .build();

        DataStream<String> kafkaData = env.fromSource(kafkaSource, WatermarkStrategy.noWatermarks(), "Kafka Source");

        // Parse Kafka source data
      DataStream<Tuple4<String, String, String, String>> userEvents = kafkaData.map(new MapFunction<String, Tuple4<String, String, String, String>>() {
          @Override
          public Tuple4<String, String, String, String> map(String value) throws Exception {
              // Parse the line into a Tuple4
              String[] parts = value.split(",");
              if (parts.length < 4) {
                  // Log and skip malformed record
                  System.out.println("Malformed record: " + value);
                  return null;
              }
              return new Tuple4<>(parts[0], parts[1], parts[2], parts[3]);
           }
       });

        // 4. Enrich the user activity events by joining the items' attributes from a file
        DataStream<Tuple7<String,String,String,String,String,String,String>> enrichedData = userEvents.map(new MyJoinFunction());

        // 5. Output the enriched user activity events to a Kafka topic
        KafkaSink<String> sink = KafkaSink.<String>builder()
                .setBootstrapServers(brokers)
                .setRecordSerializer(KafkaRecordSerializationSchema.builder()
                        .setTopic(outputTopic)
                        .setValueSerializationSchema(new SimpleStringSchema())
                        .build()
                )
                .build();

        enrichedData.map(value -> value.toString()).sinkTo(sink);

        // 6. Execute the Flink job
        env.execute("Kafka Join Batch gen2 file, sink to another Kafka Topic");
    }

    private static class MyJoinFunction extends RichMapFunction<Tuple4<String,String,String,String>, Tuple7<String,String,String,String,String,String,String>> {
        private Map<String, Tuple4<String, String, String, String>> itemAttributes;

        @Override
        public void open(Configuration parameters) throws Exception {
            super.open(parameters);

            // Read the cached file and parse its contents into a map
            itemAttributes = new HashMap<>();
            try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(getRuntimeContext().getDistributedCache().getFile("file1")))) {
                String line;
                while ((line = reader.readLine()) != null) {
                    String[] parts = line.split(",");
                    itemAttributes.put(parts[0], new Tuple4<>(parts[0], parts[1], parts[2], parts[3]));
                }
            }
        }

        @Override
        public Tuple7<String,String,String,String,String,String,String> map(Tuple4<String,String,String,String> value) throws Exception {
            Tuple4<String, String, String, String> broadcastValue = itemAttributes.get(value.f1);
            if (broadcastValue != null) {
                return Tuple7.of(value.f0,value.f1,value.f2,value.f3,broadcastValue.f1,broadcastValue.f2,broadcastValue.f3);
            } else {
                return null;
            }
        }
    }
}

Jar do pacote e enviar para o Apache Flink

Estamos enviando o frasco embalado para a Flink:

Produza um tópico em tempo `user_events` real sobre Kafka

Somos capazes de produzir eventos user_events de comportamento do usuário em tempo real em Kafka.

Consuma a `itemAttributes` junção com `user_events` Kafka

Agora estamos usando itemAttributes eventos de atividade user_eventsdo usuário de ingresso no sistema de arquivos.

Continuamos a produzir e consumir a atividade do usuário e os atributos do item nas seguintes imagens

Referência

Exemplos de Flink
Site do Apache Flink
Apache, Apache Kafka, Kafka, Apache Flink, Flink e nomes de projetos de código aberto associados são marcas comerciais da Apache Software Foundation (ASF).

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Pré-requisitos

Preparação do tópico Kafka

Preparar arquivo no ADLS Gen2

Desenvolver o trabalho Apache Flink

Desenvolver o projeto Maven

Jar do pacote e enviar para o Apache Flink

Produza um tópico em tempo `user_events` real sobre Kafka

Consuma a `itemAttributes` junção com `user_events` Kafka

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Preparação do tópico Kafka

Preparar arquivo no ADLS Gen2

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Produza um tópico em tempo user_events real sobre Kafka

Consuma a itemAttributes junção com user_events Kafka

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Produza um tópico em tempo `user_events` real sobre Kafka

Consuma a `itemAttributes` junção com `user_events` Kafka