Kafka——Kafka Connect详解

本是古典何须时尚 2023-10-14 21:29 56阅读 0赞

#### 目录 ####

*  Kafka Connect
 *   *  1、概要介绍
     *  2、standalone Connect
     *   *  2.1、数据抽取与加载示例
         *  2.2、数据抽取、转换与加载示例
     *  3、distributed Connect
     *   *  3.1、示例
         *  3.2、REST API
         *  3.3、其它连接器类
     *  4、示例MySQL数据同步到Redis
     *   *  4.1、准备连接器
         *  4.2、准备MySQL
         *  4.3、准备redis

## Kafka Connect ##

### 1、概要介绍 ###

Kafka Connect是一个高伸缩性、高可靠性的数据集成工具，用于在Apache Kafka与其他系统间进行数据搬运以及执行ETL操作，比如Kafka Connect能够将文件系统中某些文件的内容全部灌入Kafka topic中或者是把Kafka topic中的消息导出到外部的数据库系统，如图所示。

![在这里插入图片描述][514dd9ce1ca24d0eabaee6cb0cbd20a5.png]

如图所示，Kafka Connect主要由source connector和sink connector组成。事实上，几乎大部分的ETL框架都是由这两大类逻辑组件组成的，如Apache Flume、Kettle等。source connector负责把输入数据从外部系统中导入到Kafka中，而sink connector则负责把输出数据  
导出到其他外部系统。

根据Kafka Connect官网的介绍，目前其主要的设计特点如下。

*  通用性：依托底层的Kafka核心系统封装了connector接口，方便开发、部署和管理。
 *  兼具分布式(distributed)和单体式(standalone)两种模式：既可以以standalone单进程的方式运行，也可以扩展到多台机器成为分布式ETL系统。
 *  REST接口：提供常见的REST API方便管理和操作，只适用于分布式模式。
 *  自动位移管理：connector自动管理位移，无须开发人员干预，降低开发成本。
 *  集成性：方便与流/批处理系统对接。

显然，一个ETL框架或connector系统是否好用的主要标志之一就是，看source connector和sink connector的种类是否丰富。默认提供的connector越多，我们就能集成越多的外部系统，免去了用户自行开发的成本。

### 2、standalone Connect ###

在standalone模式下所有的操作都是在一个进程中完成的。这种模式非常适合运行在测试或功能验证环境，抑或是必须是单线程才能完成的场景（比如收集日志文件）。由于是单进程，standalone模式无法充分利用Kafka天然提供的负载均衡和高容错等特性。

#### 2.1、数据抽取与加载示例 ####

下面我们在一个单节点的Kafka集群上运行standalone模式的Kafka Connect,把输入文件foo.txt中的数据通过Kafka传输到输出文件bar.txt中。首先我们制作配置文件。Kafka Connectstandalone模式下通常有3类配置文件：connect配置文件，若干source connector配置文件和若干sink connector配置文件。由于本例分别启动一个source connector读取foo.txt和一个sink connector写入bar.txt,故source和sink配置文件都只有一个，所以总共有如下3个配置文件。

*  `connect-standalone.properties`:connect standalone模式下的配置文件。
 *  `connect--file-source.properties`:file source connector配置文件。
 *  `connect-file-sink.properties`:file sink connector配置文件。

> 首先来编辑connect-standalone.properties文件。实际上，Kafka已经在config目录下为我们提供了一个该文件的模板。我们直接使用该模板并修改对应的字段即可，如下：

# connect-standalone.properties
    bootstrap.servers=localhost:9092
    key.converter=org.apache.kafka.connect.json.JsonConverter
    value.converter=org.apache.kafka.connect.json.JsonConverter
    key.converter.schemas.enable=true
    value.converter.schemas.enable=true
    offset.storage.file.filename=/tmp/connect.offsets

*  `bootstrap.servers`:指定Connect要连接的Kafka集群主机名和端口号。本例使用localhost::9092。
 *  `key/value.converter`:设置Kafka消息key/value的格式转化类，本例使用JsonConverter,即把每条Kafka消息转化成一个JSON格式。
 *  `key/value.converter.schemas.enable`:设置是否需要把数据看成纯JSON字符串或者JSON格式的对象。本例设置为tue,即把数据转换成JSON对象。
 *  `offset.storage.file.filename`:connector会定期地将状态写入底层存储中。该参数设定了状态要被写入的底层存储文件的路径。本例使用/tmp/connect.offsets保存connector的  
    状态。

> 下面编辑connect-file-source.properties,它在Kafka的config目录下也有一份模板，本例直接在该模板的基础上进行修改：

# connect-file-source.properties
    name=test-file-source
    connector.class=FileStreamSource
    tasks.max=1
    file=foo.txt
    topic=connect-file-test

*  `name`:设置该file source connector的名称。
 *  `connector.class`:设置source connector类的全限定名。有时候设置为类名也是可以的，Kafka Connect可以在classpath中自动搜寻该类并加载。
 *  `tasks.max`:每个connector下会创建若干个任务（task)执行connector逻辑以期望增加并行度，但对于从单个文件读/写数据这样的操作，任意时刻只能有一个ask访问文件，故这里设置最大任务数为1。
 *  `file`:输入文件全路径名。本例为foo.txt,即表示该文件位于Kafka目录下。实际使用时最好使用绝对路径。
 *  `topic`:设置source connector把数据导入到Kafka的哪个topic,若该topic之前不存在，则source connector会自动创建。最好提前手工创建出该topic。.本例使用connect-file-test.

> 最后，我们编辑connect-file-sink.properties。同理，直接修改位于config目录下的connect-file-sink.properties模板文件：

# connect-file-sink.properties
    name=test-file-sink
    connector.class=FileStreamSink
    tasks.max=1
    file=bar.txt
    topics=connect-file-test

*  `name`:设置该sink connector名称。
 *  `connector.class`:设置sink connector类的全限定名。有时候设置为类名也是可以的，Kafka Connect可以在classpath中自动搜寻该类并加载。
 *  `tasks.max`:依然设置为l,原理与source connector中配置设置相同。
 *  `file`:输出文件全路径名。本例为bar.txt,即表示该文件位于Kafka目录下。实际使用时最好使用绝对路径。
 *  `topic`:设置sink connector导出Kafka中的哪个topic的数据。

> 启动Kafka Connect的standalone模式：

./connect-standalone.sh ../config/connect-standalone.properties ../config/connect-file-source.properties ../config/connect-file-sink.properties

启动之后，应该可以看到控制台不断地打印“Couldn’t find file foo.txt for FileStreamSourceTask,sleeping to wait for it to be created”之类的日志。这是正常的，因为我们尚未创建输入文件foo.txt。  
![在这里插入图片描述][44992589dd2c409a91f1ba018abdb102.png]

下面我们在Kafka的目录下创建foo.txt并写入一些文本行：

echo 'hello' >> ./foo.txt
    echo 'kafka connect test exaple' >> ./foo.txt
    echo 'this is a file connector test.' >> ./foo.txt

如果一切正常，可以看到在当前目录下生成一个名为bar.txt的文件：

hello
    kafka connect test exaple
    this is a file connector test.

![在这里插入图片描述][adea95638d1e460aa1f609018f9e65bf.png]

可见，foo.txt文件的内容已经成功地被file connector通过Kafka搬运到bar.txt文件中了。

为了验证数据的确是通过Kafka topic进行转移的，我们读取一下topic(connect-file-test)的数据，如：

./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic connect-file-test --from-beginning
    
    
    {
        "schema":{
        "type":"string","optional":false},"payload":"hello"}
    {
        "schema":{
        "type":"string","optional":false},"payload":"kafka connect test exaple"}
    {
        "schema":{
        "type":"string","optional":false},"payload":"this is a file connector test."}

![在这里插入图片描述][26b747bb44024d848ffc4a5e4c7fafc2.png]

#### 2.2、数据抽取、转换与加载示例 ####

上面的例子只涉及ETL中的E和L,即数据抽取(extract.)与加载(load)。作为一个ETL框架，Kafka Connect也支持相当程度的数据转换操作。下面演示在将文件数据导出到目  
标文件之前为每条消息增加一个IP字段。如果要插入P静态字段，我们必须修改source connector的配置文件，增加以下这些行：

transforms=WrapMap,InsertHost
    transforms.WrapMap.type=org.apache.kafka.connect.transforms.HoistField$Value
    transforms.WrapMap.field=line
    transforms.InsertHost.type=org.apache.kafka.connect.transforms.InsertField$Value
    transforms.InsertHost.static.field=ip
    transforms.InsertHost.static.value=com.connector.machinel

然后重启kafka Connect，然后写入foo.txt文件：

./connect-standalone.sh ../config/connect-standalone.properties ../config/connect-file-source.properties ../config/connect-file-sink.properties

echo 'this is a transformation test' >> ./foo.txt

然后查看bar.txt：

hello
    kafka connect test exaple
    this is a file connector test.
    Struct{
        line=this is a transformation test,ip=com.connector.machinel}

![在这里插入图片描述][e71e63ce6e1e4d24916e95c8518fec11.png]

显然，新增的数据被封装成一个结构体（Struct)，并增加了ip字段。这就是上面WrapMap和InsertHost的作用。

### 3、distributed Connect ###

和standalone模式不同，distributed Connect天然地结合了Kafka提供的负载均衡和故障转移功能，能够自动地在多节点机器上平衡负载。用户可以增减机器来实现整体系统的高伸缩性。用户需要执行下列命令来启动distributed模式的Connect,假设我们依然使用Kafka config目录下的配置文件模板：

bin/connect-distributed.sh config/connect-distributed.properties

和standalone模式不同的是，在distributed模式中我们不需要指定source和sink的配置文件。distributed模式中的connector只能通过REST API来创建和管理。

#### 3.1、示例 ####

依然以FileStreamSourceConnector/FileStreamSinkConnector为例来演示如何在distributed模式下运行Kafka Connect。上述命令启动成功后，我们可以执行以下命令来获取当  
前所有connector:

curl http://localhost:8083/connectors
    []

![在这里插入图片描述][8d46cddcded2476189adc522c162c07e.png]

值得注意的是，distributed模式下默认的REST端口是8083，用户可以修改connect-distributed.properties文件中的rest.port属性来变更这一端口。如上可见，当前集群中没有创建任何的connector。

下面分别创建file source connector和file sink connector,命令如下：

curl -i -X POST -H "Content-type:application/json" -H "Accept:application/json" -d '{"name":"test-file-source","config":{"connector.class":"FileStreamSource","tasks.max":"1","topic":"connect-file-test","file":"foo.txt"}}' http://localhost:8083/connectors

![在这里插入图片描述][33d0e4dff8554af28225a1db0a00c654.png]

curl -i -X POST -H "Content-type:application/json" -H "Accept:application/json" -d '{"name":"test-file-sink","config":{"connector.class":"FileStreamSink","tasks.max":"1","topics":"connect-file-test","file":"bar.txt"}}' http://localhost:8083/connectors

![在这里插入图片描述][b9df76e1a9274f86b4956106131abc48.png]

本例中使用curl工具给Kafka Connect发送POST请求。当前REST API只支持application/json作为请求(request)和响应(response)的内容类型(content type),因此在发送POST请求时必须显式指定HTTP的Accept头部为application/json,以设置response的content type。另外，我们还需要设置Content-Type头部信息为application/json,以指定request  
的content type。在上面命令中我们只是把standalone模式下配置文件中的所有属性封装成JSON字符串传递给curl工具。注意，connector的name字段和其他字段是分开的，即其他字段首先要被封装到config下，然后和name一起做成JSON串。

下面再次获取当前所有connector以检查之前的两个connector是否已被创建出来：  
![在这里插入图片描述][eb83a6aa53ac48ad8aab7f25e029a685.png]

这次我们可以看到两个connector都已经被创建出来了。REST API还提供了`/connectors//{name}/config`,允许用户查询某个connector的具体配置信息，我们使用这个endpoint来查询file sink connector的信息：

![在这里插入图片描述][c16bc957cc494f27a27c3df9394e366d.png]

同时使用GET`/connectors//{name}/status`查询两connector的运行状态：  
![在这里插入图片描述][c73d3c9a3b074bf1b487084954438013.png]

![在这里插入图片描述][2cb4b3896d2844b88c03b4c232b86788.png]

目前两个connector都正常工作。下面开始写入输入文件foo.txt:

echo 'one' >> ./foo.txt
    echo 'two' >> ./foo.txt
    echo 'three' >> ./foo.txt

查看bar.txt：  
![在这里插入图片描述][cf6fef2f04094d5a98a0139dc3f9823f.png]

做完这些之后，我们删除这两个connector把系统还原回初始状态。若要删除connector,可以使用REST API–`DELETE/connectors/.{name}`,如下：

curl -i -X DELETE http://localhost:8083/connectors/test-file-source
    
    curl -i -X DELETE http://localhost:8083/connectors/test-file-sink

#### 3.2、REST API ####

我们可以通过Kafka Connect提供的基于REST风格的API接口来管理连接器，默认端口号为8083，可以通过Worker进程的配置文件中的rest,port参数来修改端口号。Kafka ConnectREST API接口如表所示。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">REST API</th> 
   <th align="left">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">GET /</td> 
   <td align="left">查看Kafka集群版本信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">GET /connectors</td> 
   <td align="left">查看当前活跃的连接器列表，显示连接器的名字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">POST /connectors</td> 
   <td align="left">根据指定配置，创建一个新的连接器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">GET /connectors/{name}</td> 
   <td align="left">查看指定连接器的信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">GET /connectors/{name}/config</td> 
   <td align="left">查看指定连接器的配置信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PUT /connectors/{name}/config</td> 
   <td align="left">修改指定连接器的配置信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">GET /connectors/{name}/status</td> 
   <td align="left">查看指定连接器的状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">POST /connectors/{name}/restart</td> 
   <td align="left">重启指定的连接器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PUT /connectors/{name}/pause</td> 
   <td align="left">暂停指定的连接器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">GET /connectors/{name}/tasks</td> 
   <td align="left">查看指定连接器正在运行的Task</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">POST /connectors/{name}/tasks</td> 
   <td align="left">修改Task的配置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">GET /connectors/{name}/tasks/{taskId}/status</td> 
   <td align="left">查看指定连接器中指定Task的状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">POST /connectors/{name}/tasks/{tasked}/restart</td> 
   <td align="left">重启指定连接器中指定的Task</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">DELETE /connectors/{name}/</td> 
   <td align="left">删除指定的连接器</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 3.3、其它连接器类 ####

connector.class用来设置连接器类的全限定名称，有时候设置为类名也是可以的，Kafka Connect会在classpath中自动搜索这个类并加载。Kafka中默认只提供了与文件相关的连接器，如果要实现与其他数据存储系统相连接，那么可以参考文件连接器的具体实现来自定义一套连接器，或者搜寻开源的实现，比如Confluent公司提供的  
一些产品：

*  `kafka-connect-elasticsearch`(https://github.com/confluentinc/kafka-connect-elasticsearch);
 *  `kafka-connect-jdbc` (https://github.com/confluentinc/kafka-connect-jdbc);
 *  `kafka-connect-hdfs` (https://github.com/confluentinc/kafka-connect-hdfs);
 *  `kafka-connect-storage-cloud` (https://github.com/confluentinc/kafka-connect-storage-cloud).

### 4、示例MySQL数据同步到Redis ###

#### 4.1、准备连接器 ####

> 下载连接器

MySQL连接器：[https://www.confluent.io/hub/confluentinc/kafka-connect-jdbc][https_www.confluent.io_hub_confluentinc_kafka-connect-jdbc]

Redis连接器：[https://www.confluent.io/hub/jcustenborder/kafka-connect-redis][https_www.confluent.io_hub_jcustenborder_kafka-connect-redis]

> 安装插件

在kafka目录下新建connect文件夹：

cd /usr/local/kafka_2.12-3.1.0
    mkdir connect

将下载的插件移动到connect文件夹中：

cp confluentinc-kafka-connect-jdbc-10.7.4 /usr/local/kafka_2.12-3.1.0/confluentinc-kafka-connect-jdbc-10.7.4
    
    cp jcustenborder-kafka-connect-redis-0.0.4 /usr/local/kafka_2.12-3.1.0/jcustenborder-kafka-connect-redis-0.0.4

下载mysql对应的驱动，放到confluentinc-kafka-connect-jdbc-10.7.4/lib目录下

mv mysql-connector-java-8.0.20.jar /usr/local/kafka_2.12-3.1.0/confluentinc-kafka-connect-jdbc-10.7.4/lib/mysql-connector-java-8.0.20.jar

修改distributed配置：

vim /usr/local/kafka_2.12-3.1.0/config/connect-distributed.properties

指定插件位置：

plugin.path=../connect

启动Connect，查看插件是否加载成功：

./connect-distributed.sh ../config/connect-distributed.properties

![在这里插入图片描述][a37983b2344f4de0b720d7bdab65426b.png]

#### 4.2、准备MySQL ####

> 创建表及数据

CREATE TABLE `login` (
    	`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
      	`username` varchar(30) DEFAULT NULL,
    	`login_time` datetime
    );
    
    INSERT INTO `login` VALUES(1, 'aaa', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(2, 'bbb', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(3, 'ccc', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(4, 'ddd', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(5, 'eee', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(6, 'fff', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(7, 'ggg', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(8, 'hhh', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(9, 'iii', NOW());
    INSERT INTO `login` VALUES(10, 'jjj', NOW());

> 创建连接器，新建source.json

{
        
    	"name": "example-source",
    	"config": {
        
    		"connector.class": "io.confluent.connect.jdbc.JdbcSourceConnector",
    		"tasks.max": "1",
    		"connection.url": "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/kafka_db",
    		"connection.user": "root",
    		"connection.password": "123456",
    		"table.whitelist": "login",
            "mode":"incrementing",
            "incrementing.column.name":"id"
    	}
    }

> 向Worker发送请求，创建连接器：

curl -i -X POST -H "Accept:application/json" -H "Content-Type:application/json" http://localhost:8083/connectors -d @source.json

> 确认数据是否写入kafka

./kafka-topics.sh --bootstrap-server localhost:9092 --list

![在这里插入图片描述][0192519eec6343e0aa8094338a38a39c.png]

__consumer_offsets: 记录所有Kafka Consumer Group的Offset
    connect-configs: 存储连接器的配置，对应Connect 配置文件中config.storage.topic
    connect-offsets: 存储Source 的Offset，对应Connect 配置文件中offset.storage.topic
    connect-status: 连接器与Task的状态，对应Connect 配置文件中status.storage.topic

./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic login --from-beginning

![在这里插入图片描述][4d21a713de2b4b81a83f1fb180511ce2.png]

#### 4.3、准备redis ####

> 创建sink.json

{
        
    	"name": "example-sink",
    	"config": {
        
    		"connector.class": "com.github.jcustenborder.kafka.connect.redis.RedisSinkConnector",
            "topics": "login",
            "key.converter": "org.apache.kafka.connect.storage.StringConverter",
            "value.converter": "org.apache.kafka.connect.storage.StringConverter",
            "tasks.max": "1",
    	    "redis.client.mode": "Standalone",
    	    "redis.database": "1",
    	    "redis.hosts": "localhost:6379",
    	    "redis.password": "123456"
    	}
    }

启动：

curl -i -X POST -H "Accept:application/json" -H "Content-Type:application/json" http://localhost:8083/connectors -d @sink.json

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