Spark kafka + streaming自适应topic partitions变化

背景

  1. spark streaming + kafka 有两种方案接收kafka数据-基于receiver的方案和direct方案(no receiver方案)。
  • 基于receiver的方案,属于比较老的方案,其采用Kafka’s high-level API通过专门的Rceiver去接收kafka数据。
    采用 KafkaUtils.createStream

  • direct方案,是当前的主流用法,其采用Kafka’s simple consumer API,创建的RDD partitions数与kafka partitions数一致。性能比前者好。
    采用 KafkaUtils.createDirectStream

    具体的介绍可以查看官方介绍:Spark Streaming + Kafka Integration Guide

  1. 对于第二种方案,spark streaming启动后当kafka的topic partition数从A升到B时,新增的分区上的数据会丢失。
    spark streaming只从topic中读取原来的A个分区数据,新增的分区并不能被spark streaming感知到。
    更具体的原因是
DirectKafkaInputDStream#compute生成的KafkaRDD, 其partitions数与spark streaming启动时topic的partitions数一致,topic的partitions和offset保存在currentOffsets map变量中,
这个变量在启动时初始化,后续不会根据topic的partition变化进行更新。所以导致kafka新增的partitions数据
会丢失。

更详细的分析,可以参考下面的文章:
Spark Streaming 自适应上游 kafka topic partition 数目变化

因为spark streaming是24x7运行的,如何让spark streaming不重启的情况下,自适应topic partitions的变化?
且能够符合如下要求:

  1. 不需要重新编译spark源码, 因为源代码不是我们维护的。
  2. 能够灵活的部署

解决方案

思路可以参考
Spark Streaming 自适应上游 kafka topic partition 数目变化

总的解决方案如下:

  1. MTDirectKafkaInputDStream继承DirectKafkaInputDStream,override compute方法,在每次生成KafkaRDD时,更新currentOffsets中的分区信息。
  2. 在org.apache.spark.streaming.kafka路径下,新建一个KafkaUtils.scala文件,里面的代码直接将spark源码中的KafkaUtils源码复制过来。 修改新建的KafkaUtils.scala,将createDirectStream中new DirectKafkaInputDStream,替换为 new MTDirectKafkaInputDStream.

具体的实现步骤如下

  1. 新建maven工程 kafkastreamingadpter, 配置好scala相关的pom配置。

  2. 新建package org.apache.spark.streaming.kafka

    备注:这里需要说明,因为下面创建的MTDirectKafkaInputDStream需要继承DirectKafkaInputDStream,而DirectKafkaInputDStream是private[streaming]修饰的。这里的规避技巧就是,将需要继承DirectKafkaInputDStream的子类对应的package设置为和DirectKafkaInputDStream一致,即可规避private无法继承的问题。

  3. 新建MTDirectKafkaInputDStream继承DirectKafkaInputDStream

override compute方法,在每次生成KafkaRDD时,更新currentOffsets中的分区信息。
  1. 在org.apache.spark.streaming.kafka路径下,新建一个KafkaUtils.scala文件,里面的代码直接复制spark源码中的KafkaUtils源码。修改新建的KafkaUtils.scala,将createDirectStream中new DirectKafkaInputDStream,替换为 new MTDirectKafkaInputDStream

    备注:streaming代码中是通过 KafkaUtils.createDirectStream来创建stream的。因此希望KafkaUtils.createDirectStream返回的是MTDirectKafkaInputDStream。所以要修改KafkaUtils代码,将createDirectStream中new DirectKafkaInputDStream,修改为 new MTDirectKafkaInputDStream。
    我们不希望修改spark源码,所以这里用来个小技巧,直接将KafkaUtils代码copy一份出来进行修改,需要保持KafkaUtils的package路径一致

    2,4中用到的小技巧参考了

    [2016中国云计算技术大会-腾讯林立伟-Spark-Streaming在腾讯广点通的应用.pdf]

    Spark Streaming 自适应上游 kafka topic partition 数目变化

  2. 新建spark streaming + kafka应用实例DirectKafkaWordCount1
    实例需要配置 spark、kafka streaming相关的依赖。

        
            org.apache.spark
            spark-streaming-kafka-0-8_2.11
            2.2.0
        
        
            org.apache.spark
            spark-core_2.11
            2.2.0
        
        
            org.apache.spark
            spark-streaming_2.11
            2.2.0
        
        
  1. mvn clean package 打包 生成kafka-streaming-adpter-1.0.jar
    对应的配置文件如下


    4.0.0

    com.sensetime.iva
    kafka-streaming-adpter
    1.0
    jar
    
        2.11.8
        1.8
        1.0.1
        1.7.5
    

    
        
            org.apache.spark
            spark-streaming-kafka-0-8_2.11
            2.2.0
        
        
            org.apache.spark
            spark-core_2.11
            2.2.0
        
        
            org.apache.spark
            spark-streaming_2.11
            2.2.0
        
        
            org.scala-lang
            scala-library
            ${scala.version}
        
        
            junit
            junit
            3.8.1
            test
        
        
            commons-codec
            commons-codec
            ${commons.codec.version}
        
        
            org.clapper
            grizzled-slf4j_2.10
            ${grizzled.version}
        
        
            org.slf4j
            slf4j-log4j12
            ${slf4j-log4j12.version}
        
    
    
        src/main/scala
        src/test/scala
        
            
                org.scala-tools
                maven-scala-plugin
                
                    
                        
                            compile
                            testCompile
                        
                    
                
                
                    ${scala.version}
                
            
        
    

  1. 上传jar包到spark on k8s的根路径下的jars,进行镜像打包
node 73节点
cd /home/huangchuibi/k8s/spark-2.2.0-k8s-0.5.0-bin-2.7.3
./sbin/build-push-docker-images.sh -r register.sensetime.sz.test-portus.com/spark-on-k8s -t 0.1 build
./sbin/build-push-docker-images.sh -r register.sensetime.sz.test-portus.com/spark-on-k8s -t 0.1 push

  1. 在k8s各个节点上pull 镜像,因为spark on k8s,配置镜像拉取策略为本地有就不再拉取。所以需要手动进行拉取。
docker pull register.sensetime.sz.test-portus.com/spark-on-k8s/spark-driver:0.1
docker pull register.sensetime.sz.test-portus.com/spark-on-k8s/spark-executor:0.1
  1. 创建topic
ssh node91
kubectl -n snappydata exec -it kafka-0 /bin/bash
cd /opt/kafka_2.11-0.10.2.0
bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper zookeeper-0.zookeeper.snappydata.svc.cluster.local:2181,zookeeper-1.zookeeper.snappydata.svc.cluster.local:2181,zookeeper-2.zookeeper.snappydata.svc.cluster.local:2181/kafka --replication-factor 1 --partitions 1 --topic test8

  1. 运行streaming 应用
bin/spark-submit \
  --deploy-mode cluster \
  --class org.apache.spark.examples.streaming.DirectKafkaWordCount1 \
  --master k8s://http://172.20.2.91:8001 \
  --kubernetes-namespace snappydata \
  --conf spark.executor.instances=3 \
  --conf spark.app.name=spark-streaming \
  --conf spark.kubernetes.driver.docker.image=register.sensetime.sz.test-portus.com/spark-on-k8s/spark-driver:0.1 \
  --conf spark.kubernetes.authenticate.driver.serviceAccountName=spark \
  --conf spark.kubernetes.executor.docker.image=register.sensetime.sz.test-portus.com/spark-on-k8s/spark-executor:0.1 \
  --conf spark.kubernetes.initcontainer.docker.image=register.sensetime.sz.test-portus.com/spark-on-k8s/spark-init:0.1 \
  --conf "spark.driver.extraJavaOptions=-Xss10m" \
  --conf "spark.executor.extraJavaOptions=-Xss10m" \
  --conf "spark.driver.extraClassPath=/opt/spark/examples/jars/kafka-streaming-adpter-1.0.jar" \
  --conf "spark.executor.extraClassPath=/opt/spark/examples/jars/kafka-streaming-adpter-1.0.jar" \
  --conf "spark.executor.userClassPathFirst=true" \
  --conf "spark.driver.userClassPathFirst=true" \
  local:///opt/spark/examples/jars/kafka-streaming-adpter-1.0.jar kafka-0.kafka.snappydata.svc.cluster.local:9092,kafka-1.kafka.snappydata.svc.cluster.local:9092,kafka-2.kafka.snappydata.svc.cluster.local:9092 test8

备注 这里增加的四个conf配置,是为了让kafka-streaming-adpter-1.0.jar里的KafkaUtils优先级高于spark源码中的KafkaUtils。但是实际测试发现,应用还是以同一个jar包中的KafkaUtils为优先级最高。所以下面的四个配置也可以去掉。

--conf "spark.driver.extraClassPath=/opt/spark/examples/jars/kafka-streaming-adpter-1.0.jar" \
--conf "spark.executor.extraClassPath=/opt/spark/examples/jars/kafka-streaming-adpter-1.0.jar" \
--conf "spark.executor.userClassPathFirst=true" \
--conf "spark.driver.userClassPathFirst=true" \
  1. 动态增加分区
kafka-topics.sh --zookeeper zookeeper-0.zookeeper.snappydata.svc.cluster.local:2181,zookeeper-1.zookeeper.snappydata.svc.cluster.local:2181,zookeeper-2.zookeeper.snappydata.svc.cluster.local:2181/kafka -alter -partitions 2 --topic test8

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