Spark Streaming 中使用kafka低级api+zookeeper 保存 offset 并重用 以及 相关代码整合

转载自

http://www.klion26.com/spark-streaming-save-offset-to-zookeeper.html

http://www.klion26.com/spark-streaming-saving-offset-in-zookeeper-2.html

在 Spark Streaming 中消费 Kafka 数据的时候，有两种方式分别是 1）基于 Receiver-based 的 createStream 方法和 2）Direct Approach (No Receivers) 方式的 createDirectStream 方法，详细的可以参考 Spark Streaming + Kafka Integration Guide，但是第二种使用方式中  kafka 的 offset 是保存在 checkpoint 中的，如果程序重启的话，会丢失一部分数据，可以参考  Spark & Kafka - Achieving zero data-loss。

本文主要讲在使用第二种消费方式（Direct Approach）的情况下，如何将 kafka 中的 offset 保存到 zookeeper 中，以及如何从 zookeeper 中读取已存在的 offset。

大致思想就是，在初始化 kafka stream 的时候，查看 zookeeper 中是否保存有 offset，有就从该 offset 进行读取，没有就从最新/旧进行读取。在消费 kafka 数据的同时，将每个 partition 的 offset 保存到 zookeeper 中进行备份，具体实现参考下面代码

val topic : String = "topic_name" //消费的 topic 名字    val topics : Set[String] = Set(topic) //创建 stream 时使用的 topic 名字集合    val topicDirs = new ZKGroupTopicDirs("test_spark_streaming_group", topic)  //创建一个 ZKGroupTopicDirs 对象，对保存    val zkTopicPath = s"${topicDirs.consumerOffsetDir}" //获取 zookeeper 中的路径，这里会变成 /consumers/test_spark_streaming_group/offsets/topic_name    val zkClient = new ZkClient("10.4.232.77:2181") //zookeeper 的host 和 ip，创建一个 client    val children = zkClient.countChildren(s"${topicDirs.consumerOffsetDir}") //查询该路径下是否字节点（默认有字节点为我们自己保存不同 partition 时生成的）    var kafkaStream : InputDStream[(String, String)] = null       var fromOffsets: Map[TopicAndPartition, Long] = Map()   //如果 zookeeper 中有保存 offset，我们会利用这个 offset 作为 kafkaStream 的起始位置    if (children > 0) {   //如果保存过 offset，这里更好的做法，还应该和  kafka 上最小的 offset 做对比，不然会报 OutOfRange 的错误        for (i <- 0 until children) {          val partitionOffset = zkClient.readData[String](s"${topicDirs.consumerOffsetDir}/${i}")          val tp = TopicAndPartition(topic, i)          fromOffsets += (tp -> partitionOffset.toLong)  //将不同 partition 对应的 offset 增加到 fromOffsets 中          logInfo("@@@@@@ topic[" + topic + "] partition[" + i + "] offset[" + partitionOffset + "] @@@@@@")        }        val messageHandler = (mmd : MessageAndMetadata[String, String]) => (mmd.topic, mmd.message())  //这个会将 kafka 的消息进行 transform，最终 kafka 的数据都会变成 (topic_name, message) 这样的 tuple        kafkaStream = KafkaUtils.createDirectStream[String, String, StringDecoder, StringDecoder, (String, String)](ssc, kafkaParam, fromOffsets, messageHandler)    }    else {        kafkaStream = KafkaUtils.createDirectStream[String, String, StringDecoder, StringDecoder](ssc, kafkaParam, topics) //如果未保存，根据 kafkaParam 的配置使用最新或者最旧的 offset    }    var offsetRanges = Array[OffsetRange]()    kafkaStream.transform{ rdd =>      offsetRanges = rdd.asInstanceOf[HasOffsetRanges].offsetRanges //得到该 rdd 对应 kafka 的消息的 offset      rdd    }.map(msg => msg._2).foreachRDD { rdd =>           for (o <- offsetRanges) {        val zkPath = s"${topicDirs.consumerOffsetDir}/${o.partition}"        ZkUtils.updatePersistentPath(zkClient, zkPath, o.fromOffset.toString)  //将该 partition 的 offset 保存到 zookeeper        logInfo(s"@@@@@@ topic  ${o.topic}  partition ${o.partition}  fromoffset ${o.fromOffset}  untiloffset ${o.untilOffset} #######")      }      rdd.foreachPartition(        message => {          while(message.hasNext) {            logInfo(s"@^_^@   [" + message.next() + "] @^_^@")          }        }      )    }

使用上面的代码，我们可以做到 Spark Streaming 程序从 Kafka 中读取数据是不丢失

以上部分我们讲了如何在将 offset 保存在 zk 中，以及进行重用，但是程序中有个小问题“如果程序停了很长很长一段后再启动，zk 中保存的 offset 已经过期了，那会怎样呢？”本文将解决这个问题

如果 kafka 上的 offset 已经过期，那么就会报 OffsetOutOfRange 的异常，因为之前保存在 zk 的 offset 已经 topic 中找不到了。所以我们需要在 从 zk 找到 offset 的这种情况下增加一个判断条件，如果 zk 中保存的 offset 小于当前 kafka topic 中最小的 offset，则设置为 kafka topic 中最小的 offset。假设我们上次保存在 zk 中的 offset 值为 123（某一个 partition），然后程序停了一周，现在 kafka topic 的最小 offset 变成了 200，那么用前文的代码，就会得到 OffsetOutOfRange 的异常，因为 123 对应的数据已经找不到了。下面我们给出，如何获取 <topic, parition> 的最小 offset，这样我们就可以进行对比了

val partitionOffset = zkClient.readData[String](s"${topicDirs.consumerOffsetDir}/${i}")val tp = TopicAndPartition(topic, i)val requestMin = OffsetRequest(Map(tp -> PartitionOffsetRequestInfo(OffsetRequest.EarliestTime, 1)))val consumerMin = new SimpleConsumer("broker_host", 9092, 10000, 10000, "getMinOffset")  //注意这里的 broker_host，因为这里会导致查询不到，解决方法在下面val curOffsets = consumerMin.getOffsetsBefore(requestMin).partitionErrorAndOffsets(tp).offsetsvar nextOffset = partitionOffset.toLongif (curOffsets.length > 0 && nextOffset < curOffsets.head) {  // 通过比较从 kafka 上该 partition 的最小 offset 和 zk 上保存的 offset，进行选择  nextOffset = curOffsets.head}fromOffsets += (tp -> nextOffset) //设置正确的 offset，这里将 nextOffset 设置为 0（0 只是一个特殊值），可以观察到 offset 过期的现象

但是上面的代码有一定的问题，因为我们从 kafka 上获取 offset 的时候，需要寻找对应的 leader，从 leader 来获取 offset，而不是 broker，不然可能得到的 curOffsets 会是空的（表示获取不到）。下面的代码就是获取不同 partition 的 leader 相关代码

val topic_name = "topic_name"     //topic_name 表示我们希望获取的 topic 名字val topic2 = List(topic_name)       val req = new TopicMetadataRequest(topic2, 0)val getLeaderConsumer = new SimpleConsumer("broker_host", 9092, 10000, 10000, "OffsetLookup")  // 第一个参数是 kafka broker 的host，第二个是 portval res = getLeaderConsumer.send(req)val topicMetaOption = res.topicsMetadata.headOptionval partitions = topicMetaOption match {  case Some(tm) =>    tm.partitionsMetadata.map(pm => (pm.partitionId, pm.leader.get.host)).toMap[Int, String]  // 将结果转化为 partition -> leader 的映射关系  case None =>    Map[Int, String]()}

上面的代码能够得到所有 partition 的 leader 地址，然后将 leader 地址替换掉上面第一份代码中的 broker_list 即可。

到此，在 spark streaming 中将 kafka 的 offset 保存到 zk，并重用的大部分情况都覆盖到了

以上为转载，以下为自己做的代码整合，造了个轮子。

可以配合spark streaming的checkpoint，暂时没有打开，因为spark streaming的checkpoint会保存spark运行的一些状态信息，如果程序作了修改，要从checkpoint启动可能会出错。

package com.test.streamingimport kafka.api.{TopicMetadataRequest, PartitionOffsetRequestInfo, OffsetRequest}import kafka.consumer.SimpleConsumerimport kafka.message.MessageAndMetadataimport kafka.serializer.StringDecoderimport kafka.utils.{ZkUtils, ZKGroupTopicDirs}import org.I0Itec.zkclient.ZkClientimport org.apache.spark.streaming.dstream.InputDStreamimport org.apache.spark.{rdd, SparkConf}import org.apache.spark.streaming.kafka.{OffsetRange, HasOffsetRanges, KafkaUtils}import org.apache.spark.streaming.{Seconds, StreamingContext}import kafka.common.TopicAndPartitionobject KafkaTest {  def createContext(checkpointDirectory: String) = {    println("create spark")    val topics = "test_tpoics"    val group = "test-kafka"    val zkQuorum ="10.16.10.191:2181"    val brokerList = "10.10.10.196:8092,10.10.10.196:8092"    //    val Array(topics, group, zkQuorum,brokerList) = args    val sparkConf = new SparkConf().setAppName("Test-SparkDemo-kafka").setMaster("local[3]")    sparkConf.set("spark.streaming.kafka.maxRatePerPartition","1")    val ssc = new StreamingContext(sparkConf, Seconds(2))    //    ssc.checkpoint(checkpointDirectory)    val topicsSet = topics.split(",").toSet    val kafkaParams = Map[String, String](      "metadata.broker.list" -> brokerList,      "group.id" -> group,      "zookeeper.connect"->zkQuorum,      "auto.offset.reset" -> kafka.api.OffsetRequest.SmallestTimeString    )    val topicDirs = new ZKGroupTopicDirs("test_spark_streaming_group",topics)    val zkTopicPath = s"${topicDirs.consumerOffsetDir}"    val hostAndPort = "10.16.10.191:2181"    val zkClient = new ZkClient(hostAndPort)    val children = zkClient.countChildren(zkTopicPath)    var kafkaStream :InputDStream[(String,String)] = null    var fromOffsets: Map[TopicAndPartition, Long] = Map()    if (children > 0) {      //---get partition leader begin----      val topicList = List(topics)      val req = new TopicMetadataRequest(topicList,0)  //得到该topic的一些信息，比如broker,partition分布情况      val getLeaderConsumer = new SimpleConsumer("10.16.10.196",8092,10000,10000,"OffsetLookup") // low level api interface      val res = getLeaderConsumer.send(req)  //TopicMetadataRequest   topic broker partition 的一些信息      val topicMetaOption = res.topicsMetadata.headOption      val partitions = topicMetaOption match{        case Some(tm) =>          tm.partitionsMetadata.map(pm=>(pm.partitionId,pm.leader.get.host)).toMap[Int,String]        case None =>          Map[Int,String]()      }      //--get partition leader  end----      for (i <- 0 until children) {        val partitionOffset = zkClient.readData[String](s"${topicDirs.consumerOffsetDir}/${i}")        val tp = TopicAndPartition(topics, i)        //---additional begin-----        val requestMin = OffsetRequest(Map(tp -> PartitionOffsetRequestInfo(OffsetRequest.EarliestTime,1)))  // -2,1        val consumerMin = new SimpleConsumer(partitions(i),8092,10000,10000,"getMinOffset")        val curOffsets = consumerMin.getOffsetsBefore(requestMin).partitionErrorAndOffsets(tp).offsets        var nextOffset = partitionOffset.toLong        if(curOffsets.length >0 && nextOffset < curOffsets.head){  //如果下一个offset小于当前的offset          nextOffset = curOffsets.head        }        //---additional end-----        fromOffsets += (tp -> nextOffset)       }      val messageHandler = (mmd : MessageAndMetadata[String, String]) => (mmd.topic, mmd.message())       kafkaStream = KafkaUtils.createDirectStream[String, String, StringDecoder, StringDecoder, (String, String)](ssc, kafkaParams, fromOffsets, messageHandler)    }else{      println("create")      kafkaStream = KafkaUtils.createDirectStream[String, String, StringDecoder, StringDecoder](ssc, kafkaParams, topicsSet)    }    var offsetRanges = Array[OffsetRange]()    kafkaStream.transform{      rdd=>offsetRanges = rdd.asInstanceOf[HasOffsetRanges].offsetRanges        rdd    }.map(msg=>msg._2).foreachRDD{rdd=>      for(offset <- offsetRanges ){        val zkPath = s"${topicDirs.consumerOffsetDir}/${offset.partition}"        ZkUtils.updatePersistentPath(zkClient,zkPath,offset.fromOffset.toString)      }      rdd.foreachPartition(        message=>{          while(message.hasNext){            println(message.next())          }        })    }    ssc  }  def main(args: Array[String]) {    val checkpointDirectory = "kafka-checkpoint2"    System.setProperty("hadoop.home.dir","D:\\Program Files\\hadoop-2.2.0")    val ssc = StreamingContext.getOrCreate(checkpointDirectory,      () => {        createContext(checkpointDirectory)      })    ssc.start()    ssc.awaitTermination()  }}