Azure HDInsight on AKS を使用して Apache Flink® のリアルタイム IoT データを処理する

[アーティクル]
09/20/2024

Azure IoT Hub は、クラウドでホストされる管理サービスです。IoT アプリケーションとそこに接続されたデバイスとの間における通信において、中央のメッセージハブとしての役割を担います。何百万ものデバイスとそのバックエンドソリューションとを、高い信頼性で安全に接続することができます。 IoT ハブには、ほぼすべてのデバイスを接続することができます。

この例のコードでは、Azure HDInsight on AKS を使用して Apache Flink® 上のリアルタイム IoT データを処理し、ADLS gen2 ストレージにシンクします。

前提条件

Azure IoTHub を作成する
HDInsight on AKS で Flink クラスター 1.17.0 を作成する
MSI を使用して ADLS Gen2 にアクセスする
開発用 IntelliJ

Note

このデモでは、HDInsight on AKS と同じ VNET の Maven プロジェクト開発環境として、Windows VM を使用しています。

HDInsight on AKS の Flink クラスター 1.17.0

Azure portal 上の Azure IOT Hub

接続文字列内では、Kafka ソースにブートストラップサーバーとして追加する必要があるサービスバス URL (基になるイベントハブ名前空間の URL) を見つけることができます。この例では iothub-ns-contosoiot-55642726-4642a54853.servicebus.windows.net:9093 です。

Azure IOT デバイスにメッセージを準備する

各 IoT ハブには、システムとデバイスのメッセージを処理する組み込みのシステムエンドポイントが付属しています。

詳細については、IoT Hub Device Simulator として VS Code を使用する方法に関するページを参照してください。

Flink のコード

IOTdemo.java

KafkaSource: IoTHub はイベントハブ上に構築されているため、kafka のような API がサポートされます。そのため、Flink ジョブでは、IoTHub からのメッセージを使用するための適切なパラメーターを持つ KafkaSource を定義できます。
FileSink: ABFS シンクを定義します。

package contoso.example
import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.api.common.serialization.SimpleStringEncoder;
import org.apache.flink.api.common.serialization.SimpleStringSchema;
import org.apache.flink.client.program.StreamContextEnvironment;
import org.apache.flink.configuration.MemorySize;
import org.apache.flink.connector.file.sink.FileSink;
import org.apache.flink.connector.kafka.source.KafkaSource;
import org.apache.flink.connector.kafka.source.enumerator.initializer.OffsetsInitializer;
import org.apache.flink.core.fs.Path;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.sink.filesystem.rollingpolicies.DefaultRollingPolicy;
import org.apache.kafka.clients.consumer.OffsetResetStrategy;

import java.time.Duration;
public class IOTdemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // create execution environment
        StreamExecutionEnvironment env = StreamContextEnvironment.getExecutionEnvironment();

        String connectionString  = "<your iot hub connection string>";

        KafkaSource<String> source = KafkaSource.<String>builder()
                .setBootstrapServers("<your iot hub's service bus url>:9093")
                .setTopics("<name of your iot hub>")
                .setGroupId("$Default")
                .setProperty("partition.discovery.interval.ms", "10000")
                .setProperty("security.protocol", "SASL_SSL")
                .setProperty("sasl.mechanism", "PLAIN")
                .setProperty("sasl.jaas.config", String.format("org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required username=\"$ConnectionString\" password=\"%s\";", connectionString))
                .setStartingOffsets(OffsetsInitializer.committedOffsets(OffsetResetStrategy.EARLIEST))
                .setValueOnlyDeserializer(new SimpleStringSchema())
                .build();

        DataStream<String> kafka = env.fromSource(source, WatermarkStrategy.noWatermarks(), "Kafka Source");

        String outputPath  = "abfs://<container>@<account_name>.dfs.core.windows.net/flink/data/azureiothubmessage/";

        final FileSink<String> sink = FileSink
                .forRowFormat(new Path(outputPath), new SimpleStringEncoder<String>("UTF-8"))
                .withRollingPolicy(
                        DefaultRollingPolicy.builder()
                                .withRolloverInterval(Duration.ofMinutes(2))
                                .withInactivityInterval(Duration.ofMinutes(3))
                                .withMaxPartSize(MemorySize.ofMebiBytes(5))
                                .build())
                .build();

        kafka.sinkTo(sink);

        env.execute("Sink Azure IOT hub to ADLS gen2");
    }
}

Maven pom.xml

    <groupId>contoso.example</groupId>
    <artifactId>FlinkIOTDemo</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <properties>
        <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
        <flink.version>1.17.0</flink.version>
        <java.version>1.8</java.version>
        <scala.binary.version>2.12</scala.binary.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-streaming-java -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-java</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-streaming-java</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-clients -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-clients</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-connector-files -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-connector-files</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-connector-kafka</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
                <version>3.0.0</version>
                <configuration>
                    <appendAssemblyId>false</appendAssemblyId>
                    <descriptorRefs>
                        <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
                    </descriptorRefs>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <id>make-assembly</id>
                        <phase>package</phase>
                        <goals>
                            <goal>single</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

jar をパッケージ化し、Flink クラスターでジョブを送信する

jar を webssh ポッドにアップロードし、jar を送信します。

user@sshnode-0 [ ~ ]$ bin/flink run -c IOTdemo -j FlinkIOTDemo-1.0-SNAPSHOT.jar 
SLF4J: Failed to load class "org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder".
SLF4J: Defaulting to no-operation (NOP) logger implementation
SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#StaticLoggerBinder for further details.
Job has been submitted with JobID de1931b1c1179e7530510b07b7ced858

Flink ダッシュボード UI でジョブを確認する

Azure portal で ADLS gen2 の結果を確認する

リファレンス

Apache Flink Web サイト
Apache、Apache Kafka、Kafka、Apache Flink、Flink、関連するオープンソースプロジェクト名は、Apache Software Foundation (ASF) の商標です。

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