教學課程：使用 Apache Kafka Producer 和 Consumer API

了解如何搭配 HDInsight 上的 Kafka 使用 Apache Kafka Producer 和 Consumer API。

Kafka Producer API 可讓應用程式將資料流傳送至 Kafka 叢集。 Kafka Consumer API 可讓應用程式從叢集讀取資料流。

在本教學課程中，您會了解如何：

• 必要條件
• 了解程式碼
• 組建和部署應用程式
• 在叢集上執行應用程式

如需 API 的詳細資訊，請參閱 Producer API 和 Consumer API 的 Apache 說明文件。

必要條件

• HDInsight 叢集上的 Apache Kafka。 若要深入了解如何建立叢集，請參閱開始使用 HDInsight 上的 Apache Kafka。
• Java Developer Kit (JDK) 第 8 版或同等版本，例如 OpenJDK。
• 根據 Apache 正確安裝的 Apache Maven。 Maven 是適用於 Java 專案的專案建置系統。
• SSH 用戶端，例如 Putty。 如需詳細資訊，請參閱使用 SSH 連線至 HDInsight (Apache Hadoop)。

了解程式碼

範例應用程式位於 https://github.com/Azure-Samples/hdinsight-kafka-java-get-started 的 Producer-Consumer 子目錄中。 如果您使用 企業安全性套件 (ESP) 啟用的 Kafka 叢集，您應該使用位於 DomainJoined-Producer-Consumer 子目錄中的應用程式版本。

該應用程式主要包含四個檔案：

• pom.xml：此檔案會定義專案相依性、Java 版本和封裝方法。
• Producer.java：此檔案會使用 Producer API 將隨機句子傳送至 Kafka。
• Consumer.java：此檔案會使用 Consumer API 從 Kafka 讀取資料並將其發送至 STDOUT。
• AdminClientWrapper.java：此檔案會使用管理員 API 來建立、描述和刪除 Kafka 主題。
• Run.java：用來執行產生者和取用者程式碼的命令列介面。

Pom.xml

在 pom.xml 檔案中務必要了解的事項包括：

• 相依性：此專案依存於 kafka-clients 套件所提供的 Producer 和 Consumer API。 下列 XML 程式碼會定義此相依性：

  <!-- Kafka client for producer/consumer operations -->
  <dependency>
          <groupId>org.apache.kafka</groupId>
          <artifactId>kafka-clients</artifactId>
          <version>${kafka.version}</version>
  </dependency>
  

  ${kafka.version} 項目會在 pom.xml 的 <properties>..</properties> 區段中進行宣告，並設定為 HDInsight 叢集的 Kafka 版本。

• 外掛程式：Maven 外掛程式可提供多種功能。 在此專案中，會使用下列外掛程式：

  • maven-compiler-plugin：用來將專案所使用的 Java 版本設為 8。 這是HDInsight 3.6 所使用的 Java 版本。
  • maven-shade-plugin：用來產生包含此應用程式以及任何相依性的 uber jar。 它也可用來設定應用程式的進入點，如此您即可直接執行 Jar 檔案，而不需要指定主要類別。

Producer.java

產生者會與 Kafka 訊息代理程式主機 (背景工作節點) 通訊，並將資料傳送至 Kafka 主題。 下列程式碼片段取自 GitHub 存放庫中的 Producer.java 檔案，可說明如何設定產生者屬性。 針對已啟用企業安全性的叢集，必須新增額外的屬性 "properties.setProperty(CommonClientConfigs.SECURITY_PROTOCOL_CONFIG, "SASL_PLAINTEXT");"

Properties properties = new Properties();
// Set the brokers (bootstrap servers)
properties.setProperty("bootstrap.servers", brokers);
// Set how to serialize key/value pairs
properties.setProperty("key.serializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
properties.setProperty("value.serializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(properties);

Consumer.java

取用者會與 Kafka 代理程式主機 (背景工作節點) 通訊，以迴圈方式讀取記錄。 來自於 Consumer.java 檔案的下列程式碼片段會設定取用者屬性。 針對已啟用企業安全性的叢集，必須新增額外的屬性 "properties.setProperty(CommonClientConfigs.SECURITY_PROTOCOL_CONFIG, "SASL_PLAINTEXT");"

KafkaConsumer<String, String> consumer;
// Configure the consumer
Properties properties = new Properties();
// Point it to the brokers
properties.setProperty("bootstrap.servers", brokers);
// Set the consumer group (all consumers must belong to a group).
properties.setProperty("group.id", groupId);
// Set how to serialize key/value pairs
properties.setProperty("key.deserializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
properties.setProperty("value.deserializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
// When a group is first created, it has no offset stored to start reading from. This tells it to start
// with the earliest record in the stream.
properties.setProperty("auto.offset.reset","earliest");

consumer = new KafkaConsumer<>(properties);

在此程式碼中，取用者會設定為從主題的開頭處讀取 (auto.offset.reset 設為 earliest)。

Run.java

Run.java 檔案會提供可執行產生者或取用者程式碼的命令列介面。 您必須提供 Kafka 代理程式主機資訊作為參數。 您可以選擇性地包含取用者程序所使用的群組識別碼值。 如果您使用相同的群組識別碼建立多個取用者執行個體，這些執行個體將會以負載平衡的方式讀取主題。

建置並部署範例

使用預建的 JAR 檔案

從 Kafka 開始使用 Azure 範例下載 JAR。 如果您的叢集已啟用企業安全性套件 (ESP)，請使用 kafka-producer-consumer-esp.jar。 使用下列命令將 JAR 複製到您的叢集。

scp kafka-producer-consumer*.jar sshuser@CLUSTERNAME-ssh.azurehdinsight.net:kafka-producer-consumer.jar

從程式碼建置 JAR 檔案

如果您想要略過此步驟，可從 Prebuilt-Jars 子目錄下載預先建立的 jar。 下載 kafka-producer-consumer.jar。 如果您的叢集已啟用企業安全性套件 (ESP)，請使用 kafka-producer-consumer-esp.jar。 執行步驟 3 將 jar 複製到您的 HDInsight 叢集。

1. 從 https://github.com/Azure-Samples/hdinsight-kafka-java-get-started 下載並解壓縮範例。

2. 將目前目錄設定為 hdinsight-kafka-java-get-started\Producer-Consumer 目錄的位置。 如果您使用 企業安全性套件 (ESP) 啟用的 Kafka 叢集，您應該將位置設定為 DomainJoined-Producer-Consumer 子目錄。 使用下列命令建置應用程式：

   mvn clean package
   

   此命令會建立名為 target 的目錄，其中包含名為 kafka-producer-consumer-1.0-SNAPSHOT.jar 的檔案。 若為 ESP 叢集，檔案將會是 kafka-producer-consumer-esp-1.0-SNAPSHOT.jar

3. 將 sshuser 取代為叢集的 SSH 使用者，並將 CLUSTERNAME 取代為叢集的名稱。 輸入下列命令，將 kafka-producer-consumer-1.0-SNAPSHOT.jar 檔案複製到 HDInsight 叢集。 出現提示時，請輸入 SSH 使用者的密碼。

   scp ./target/kafka-producer-consumer*.jar sshuser@CLUSTERNAME-ssh.azurehdinsight.net:kafka-producer-consumer.jar
   

執行範例

1. 將 sshuser 取代為叢集的 SSH 使用者，並將 CLUSTERNAME 取代為叢集的名稱。 輸入下列命令，開啟與叢集的 SSH 連線。 出現提示時，請輸入 SSH 使用者帳戶的密碼。

   ssh sshuser@CLUSTERNAME-ssh.azurehdinsight.net
   

2. 若要取得 Kafka 代理程式主機，請取代下列命令中的 <clustername> 和 <password> 值並加以執行。 <clustername> 需使用相同的大小寫，如 Azure 入口網站所示。 請將 <password> 取代為叢集登入密碼，然後執行：

   sudo apt -y install jq
   export CLUSTER_NAME='<clustername>'
   export PASSWORD='<password>'
   export KAFKABROKERS=$(curl -sS -u admin:$PASSWORD -G https://$CLUSTER_NAME.azurehdinsight.net/api/v1/clusters/$CLUSTER_NAME/services/KAFKA/components/KAFKA_BROKER | jq -r '["\(.host_components[].HostRoles.host_name):9092"] | join(",")' | cut -d',' -f1,2);
   

   注意

   此命令需要 Ambari 存取權。 如果您的叢集位於 NSG 後方，請從可存取 Ambari 的機器執行此命令。

3. 輸入下列命令，建立 Kafka 主題 myTest：

   java -jar kafka-producer-consumer.jar create myTest $KAFKABROKERS
   

4. 若要執行產生器，並且將資料寫入至主題，請使用下列命令：

   java -jar kafka-producer-consumer.jar producer myTest $KAFKABROKERS
   

5. 產生器完成後，請使用下列命令從主題讀取︰

   java -jar kafka-producer-consumer.jar consumer myTest $KAFKABROKERS
   scp ./target/kafka-producer-consumer*.jar sshuser@CLUSTERNAME-ssh.azurehdinsight.net:kafka-producer-consumer.jar
   

   已讀取的記錄以及記錄計數隨即顯示。

6. 使用 Ctrl + C 來結束取用者。

多個取用者

Kafka 取用者會在讀取記錄時使用取用者群組。 多個取用者使用相同群組會導致從主題讀取負載平衡。 群組中的每個取用者都會收到一部分的記錄。

取用者應用程式接受作為群組識別碼的參數。 例如，下列命令會使用 myGroup 的群組識別碼啟動取用者：

java -jar kafka-producer-consumer.jar consumer myTest $KAFKABROKERS myGroup

使用 Ctrl + C 來結束取用者。

若要查看此程序的運作情況，請使用下列命令︰

tmux new-session 'java -jar kafka-producer-consumer.jar consumer myTest $KAFKABROKERS myGroup' \
\; split-window -h 'java -jar kafka-producer-consumer.jar consumer myTest $KAFKABROKERS myGroup' \
\; attach

此命令會使用 tmux 將終端機分割成兩個資料行。 取用者會在每個資料行中啟動 (使用相同的群組識別碼值)。 取用者完成讀取後，請留意到每個取用者僅讀取了記錄的一部分。 請使用 Ctrl + C 兩次來結束 tmux。

透過主題的資料分割處理相同群組內的用戶端取用。 在此程式碼範例中，稍早建立的 test 主題有八個分割區。 如果您啟動八個取用者，則每個取用者都會從主題的單一分割區讀取記錄。

重要

一個取用者群組中的取用者執行個體不得超過資料分割。 在此範例中，一個取用者群組可以包含最多 8 個取用者，因為這是主題中的資料分割數目。 或者，您可以有多個取用者群組，其各有不超過 8 個取用者。

Kafka 中儲存的記錄會依照其在資料分割內接收的順序儲存。 若要達到依序傳遞「資料分割內」的記錄，請建立取用者群組，其中的取用者執行個體數目與資料分割數目相符。 若要達到依序傳遞「主題內」的記錄，請建立只有一個取用者執行個體的取用者群組。

常見的問題

1. 主題建立失敗 如果您的叢集已啟用企業安全性套件，請使用適用於生產者和取用者的預建 JAR 檔案。 您可以從DomainJoined-Producer-Consumer子目錄中的程式碼建置 ESP jar。 生產者和取用者屬性都有已啟用 ESP 的叢集所適用的額外屬性 CommonClientConfigs.SECURITY_PROTOCOL_CONFIG。

2. 啟用 ESP 的叢集失敗：如果產生和取用作業失敗，而且您使用已啟用 ESP 的叢集，請檢查使用者 kafka 是否存在於所有 Ranger 原則中。 如果不存在，請將其新增至所有 Ranger 原則。

清除資源

若要清除本教學課程所建立的資源，您可以刪除資源群組。 刪除資源群組也會刪除相關聯的 HDInsight 叢集，以及與資源群組相關聯的任何其他資源。

若要使用 Azure 入口網站移除資源群組：

1. 在 Azure 入口網站中展開左側功能表，以開啟服務的功能表，然後選擇 [資源群組] 以顯示資源群組的清單。
2. 找出要刪除的資源群組，然後以滑鼠右鍵按一下清單右側的 [更多] 按鈕 (...)。
3. 選取 [刪除資源群組]，並加以確認。

下一步

在本文件中，您會了解如何使用 Apache Kafka Producer 和 Consumer API 搭配 HDInsight 上的 Apache Kafka。 使用下列各項來深入了解 Kafka 的使用方式︰

• 使用 Kafka REST Proxy
• 分析 Apache Kafka 記錄