Flink1.9整合Kafka

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 笔记

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本文基于Flink1.9版本简述如何连接Kafka。

流式连接器

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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

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