Spark 系列（五十二）：Spark Structured Streaming介绍

在前面我们演示了spark streaming的介绍，同时我们也提到过在spark2.x的部分里面提供了全新的结构化流处理也就是这里的spark structured streaming。这两个都是spark的流处理，但是从形象上来说是不同的东西，两者的差别是：

1、spark streaming里面使用的是rdd的数据处理方式，spark structured streaming里面使用的是datastream/dataset的数据处理方式
2、spark streaming使用的是微批聚合再进行批处理的方式，spark structured streaming使用的是类table表的方式来处理，相当于把所有的数据组成了一张大表，然后来一次数据就追加插入数据到这张表里面。
3、spark streaming的处理入口是spark context，spark structured streaming的处理入口是spark sql sessison.

整个spark structured streaming的流程图如下：

下面演示一下spark structured streaming的案例，还是一样的，通过kafka消息队列，然后在程序里面执行单词计数。

一、创建一个maven项目，并且在pom里面引入依赖信息

<dependency>
    <groupId>org.scala-lang</groupId>
    <artifactId>scala-library</artifactId>
    <version>${scala.version}</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.spark/spark-core -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.spark</groupId>
    <artifactId>spark-core_2.12</artifactId>
    <version>3.0.0</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.spark/spark-sql -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.spark</groupId>
    <artifactId>spark-sql_2.12</artifactId>
    <version>3.0.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.83</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <version>${lombok.version}</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/mysql/mysql-connector-java -->
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <version>5.1.49</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.kafka</groupId>
    <artifactId>kafka-clients</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.spark/spark-sql-kafka-0-10 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.spark</groupId>
    <artifactId>spark-sql-kafka-0-10_2.12</artifactId>
    <version>3.0.0</version>
</dependency>

二、使用java语言编写一个kafka的生产者

package org.kafka.producer;

import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.util.Properties;

public class KafkaProduer {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(KafkaProduer.class);

    private static final String TOPIC = "sp_test";

    private static final String BROKER_LIST = "192.168.31.10:9092";

    /**
     * 消息发送确认 0，只要消息提交到消息缓冲，就视为消息发送成功 1，只要消息发送到分区Leader且写入磁盘，就视为消息发送成功
     * all，消息发送到分区Leader且写入磁盘，同时其他副本分区也同步到磁盘，才视为消息发送成功
     */
    private static final String ACKS_CONFIG = "1";

    /**
     * 缓存消息数达到此数值后批量提交
     */
    private static final String BATCH_SIZE_CONFIG = "1";

    private static KafkaProducer<String, String> producer;

    static {
        Properties properties = new Properties();
        properties.setProperty(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, BROKER_LIST);
        properties.setProperty(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, ACKS_CONFIG);
        properties.setProperty(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, BATCH_SIZE_CONFIG);
        properties.setProperty(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
        properties.setProperty(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
        producer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
    }



    public void send() {
        try {
            // 等待启动日志打印完后再发送消息
            String message = "this is a test";
            ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<String, String>(TOPIC, message);
            producer.send(record, (recordMetadata, e) -> {
                if (e != null) {
                    log.info("发送消息异常！");
                    System.out.println("发送失败:"+e.getMessage());
                }
                if (recordMetadata != null) {
                    // topic 下可以有多个分区，每个分区的消费者维护一个 offset
                    System.out.println("发送成功,分区是："+recordMetadata.partition()+", 位置是： "+recordMetadata.offset());
                    log.info("消息发送成功：{}  -  {}", recordMetadata.partition(), recordMetadata.offset());
                }
            });
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (null != producer) {
                producer.close();
            }
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        KafkaProduer producer = new KafkaProduer();
        producer.send();
    }
}

三、测试运行下kafka produer的代码

kafka生产者没有问题，这里其实使用的还是之前streaming演示里面的kafak生产者。

四、使用scala编写spark structured streaming的应用程序，实现单词计数

package org.example

import org.apache.spark.sql.streaming.{OutputMode, StreamingQuery}
import org.apache.spark.sql.{DataFrame, SparkSession}

object Demo {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    //在windows环境下需要设置hadoop的环境变量，不然运行程序的时候会报错
    System.setProperty("hadoop.home.dir", "D:\\hadoop-common-2.2.0-bin-master");
    // 构建SparkSession实例对象
    val session = SparkSession.builder().appName("demo").master("local[1]")
      // 设置Shuffle分区数目
      .config("spark.sql.shuffle.partitions", "3").getOrCreate()
    // 导入隐式转换和函数库
    import session.implicits._
    val kafkaStreamDF: DataFrame = session.readStream
      .format("kafka")
      .option("kafka.bootstrap.servers", "192.168.31.10:9092")
      .option("subscribe", "sp_test")
      .option("startingOffsets", "earliest")
      //设置每批次消费数据最大值
      .option("maxOffsetsPerTrigger", "100000")
      .load()
    //进行词频统计
    val resultStreamDF: DataFrame = kafkaStreamDF
      // 获取value字段的值，转换为String类型
      .selectExpr("CAST(value AS STRING)")
      // 转换为Dataset类型
      .as[String]
      // 过滤数据
      .filter(line => null != line && line.trim.length > 0)
      // 分割单词
      .flatMap(line => line.trim.split("\\s+"))
      // 按照单词分组，聚合
      .groupBy($"value").count()
    // 设置Streaming应用输出及启动
    val query: StreamingQuery = resultStreamDF.writeStream
      .outputMode(OutputMode.Complete())
      .format("console")
      .option("numRows", "10")
      .option("truncate", "false")
      .option("checkpointLocation","C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\fsdownload\\checkpoint")
      .start()
    query.awaitTermination() // 查询器等待流式应用终止
    query.stop() // 等待所有任务运行完成才停止运行
    kafkaStreamDF.checkpoint()
    resultStreamDF.checkpoint()
  }
}

五、运行下效果看看

备注：

1、所有使用到流计算的地方都需要设置checkpoint，在spark structured streaming里面设置checkpoint的方式和之前是不一样的，这里设置checkpoint需要在writeStream里面的option进行设置。

.option("checkpointLocation","C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\fsdownload\\checkpoint")

同时在checkpoint里面存储的信息也和之前不一样，现在存储的信息如下：

正文

Spark系列（五十二）Spark Structured Streaming介绍

一、创建一个maven项目，并且在pom里面引入依赖信息

二、使用java语言编写一个kafka的生产者

三、测试运行下kafka produer的代码

四、使用scala编写spark structured streaming的应用程序，实现单词计数

五、运行下效果看看

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