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通过 Azure 虚拟网络连接到 Apache Kafka on HDInsight

项目
06/14/2024

了解如何通过 Azure 虚拟网络直接连接到 Apache Kafka on HDInsight。本文档提供有关使用以下配置连接到 Kafka 的信息：

从本地网络中的资源。使用本地网络上的 VPN 设备（软件或硬件）建立此连接。
使用 VPN 软件客户端从开发环境。

注意

建议使用 Azure Az PowerShell 模块与 Azure 交互。若要开始，请参阅安装 Azure PowerShell。若要了解如何迁移到 Az PowerShell 模块，请参阅将 Azure PowerShell 从 AzureRM 迁移到 Az。

架构与规划

HDInsight 不允许通过公共 Internet 直接连接到 Kafka。 Kafka 客户端（生成者和使用者）必须使用以下连接方法之一：

在 Kafka on HDInsight 所在的同一个虚拟网络中运行客户端。 Apache Kafka on HDInsight 快速入门中使用了此配置。客户端直接在 HDInsight 群集节点上运行，或者在同一网络中的另一个虚拟机上运行。
将专用网络（例如本地网络）连接到虚拟网络。此配置允许本地网络中的客户端直接使用 Kafka。若要启用此配置，请执行以下任务：
1. 创建虚拟网络。
2. 创建使用站点到站点配置的 VPN 网关。本文档中使用的配置连接到本地网络中的 VPN 网关设备。
3. 在虚拟网络中创建 DNS 服务器。
4. 在每个网络中的 DNS 服务器之间配置转发。
5. 在虚拟网络中创建 Kafka on HDInsight 群集。
  
  有关详细信息，请参阅从本地网络连接到 Apache Kafka 部分。
使用 VPN 网关和 VPN 客户端将单个计算机连接到虚拟网络。若要启用此配置，请执行以下任务：
1. 创建虚拟网络。
2. 创建使用点到站点配置的 VPN 网关。此配置可同时用于 Windows 和 MacOS 客户端。
3. 在虚拟网络中创建 Kafka on HDInsight 群集。
4. 为 IP 播发配置 Kafka。此配置允许客户端使用中转站 IP 地址而不是域名进行连接。
5. 在开发系统上下载并使用 VPN 客户端。
  
  有关详细信息，请参阅使用 VPN 客户端连接到 Apache Kafka 部分。
  警告
  
  由于存在以下限制，只建议将此配置用于开发目的：
  - 每个客户端必须使用 VPN 软件客户端建立连接。
  - VPN 客户端不会向虚拟网络传递名称解析请求，因此，必须使用 IP 寻址来与 Kafka 通信。 IP 通信需要在 Kafka 群集上完成其他配置。

有关在虚拟网络中使用 HDInsight 的详细信息，请参阅为 Azure HDInsight 群集规划虚拟网络。

从本地网络连接到 Apache Kafka

若要创建可与本地网络通信的 Kafka 群集，请遵循将 HDInsight 连接到本地网络文档中所述的步骤。

重要

创建 HDInsight 群集时，请选择“Kafka”群集类型。

这些步骤创建以下配置：

Azure 虚拟网络
站点到站点 VPN 网关
Azure 存储帐户（由 HDInsight 使用）
Kafka on HDInsight

若要验证 Kafka 客户端是否可从本地连接到群集，请使用示例：Python 客户端部分中的步骤。

使用 VPN 客户端连接到 Apache Kafka

使用本部分中的步骤创建以下配置：

Azure 虚拟网络
点到站点 VPN 网关
Azure 存储帐户（由 HDInsight 使用）
Kafka on HDInsight

遵循为点到站点连接使用自签名证书文档中所述的步骤。本文档创建网关所需的证书。

打开 PowerShell 提示符，然后使用下列代码登录 Azure 订阅：

Connect-AzAccount
# If you have multiple subscriptions, uncomment to set the subscription
#Select-AzSubscription -SubscriptionName "name of your subscription"

使用下列代码创建包含配置信息的变量：

# Prompt for generic information
$resourceGroupName = Read-Host "What is the resource group name?"
$baseName = Read-Host "What is the base name? It is used to create names for resources, such as 'net-basename' and 'kafka-basename':"
$location = Read-Host "What Azure Region do you want to create the resources in?"
$rootCert = Read-Host "What is the file path to the root certificate? It is used to secure the VPN gateway."

# Prompt for HDInsight credentials
$adminCreds = Get-Credential -Message "Enter the HTTPS user name and password for the HDInsight cluster" -UserName "admin"
$sshCreds = Get-Credential -Message "Enter the SSH user name and password for the HDInsight cluster" -UserName "sshuser"

# Names for Azure resources
$networkName = "net-$baseName"
$clusterName = "kafka-$baseName"
$storageName = "store$baseName" # Can't use dashes in storage names
$defaultContainerName = $clusterName
$defaultSubnetName = "default"
$gatewaySubnetName = "GatewaySubnet"
$gatewayPublicIpName = "GatewayIp"
$gatewayIpConfigName = "GatewayConfig"
$vpnRootCertName = "rootcert"
$vpnName = "VPNGateway"

# Network settings
$networkAddressPrefix = "10.0.0.0/16"
$defaultSubnetPrefix = "10.0.0.0/24"
$gatewaySubnetPrefix = "10.0.1.0/24"
$vpnClientAddressPool = "172.16.201.0/24"

# HDInsight settings
$hdiWorkerNodes = 4
$hdiVersion = "3.6"
$hdiType = "Kafka"

使用下列代码创建 Azure 资源组和虚拟网络：

# Create the resource group that contains everything
New-AzResourceGroup -Name $resourceGroupName -Location $location

# Create the subnet configuration
$defaultSubnetConfig = New-AzVirtualNetworkSubnetConfig -Name $defaultSubnetName `
    -AddressPrefix $defaultSubnetPrefix
$gatewaySubnetConfig = New-AzVirtualNetworkSubnetConfig -Name $gatewaySubnetName `
    -AddressPrefix $gatewaySubnetPrefix

# Create the subnet
New-AzVirtualNetwork -Name $networkName `
    -ResourceGroupName $resourceGroupName `
    -Location $location `
    -AddressPrefix $networkAddressPrefix `
    -Subnet $defaultSubnetConfig, $gatewaySubnetConfig

# Get the network & subnet that were created
$network = Get-AzVirtualNetwork -Name $networkName `
    -ResourceGroupName $resourceGroupName
$gatewaySubnet = Get-AzVirtualNetworkSubnetConfig -Name $gatewaySubnetName `
    -VirtualNetwork $network
$defaultSubnet = Get-AzVirtualNetworkSubnetConfig -Name $defaultSubnetName `
    -VirtualNetwork $network

# Set a dynamic public IP address for the gateway subnet
$gatewayPublicIp = New-AzPublicIpAddress -Name $gatewayPublicIpName `
    -ResourceGroupName $resourceGroupName `
    -Location $location `
    -AllocationMethod Dynamic
$gatewayIpConfig = New-AzVirtualNetworkGatewayIpConfig -Name $gatewayIpConfigName `
    -Subnet $gatewaySubnet `
    -PublicIpAddress $gatewayPublicIp

# Get the certificate info
# Get the full path in case a relative path was passed
$rootCertFile = Get-ChildItem $rootCert
$cert = New-Object System.Security.Cryptography.X509Certificates.X509Certificate2($rootCertFile)
$certBase64 = [System.Convert]::ToBase64String($cert.RawData)
$p2sRootCert = New-AzVpnClientRootCertificate -Name $vpnRootCertName `
    -PublicCertData $certBase64

# Create the VPN gateway
New-AzVirtualNetworkGateway -Name $vpnName `
    -ResourceGroupName $resourceGroupName `
    -Location $location `
    -IpConfigurations $gatewayIpConfig `
    -GatewayType Vpn `
    -VpnType RouteBased `
    -EnableBgp $false `
    -GatewaySku Standard `
    -VpnClientAddressPool $vpnClientAddressPool `
    -VpnClientRootCertificates $p2sRootCert

警告

这个过程可能需要几分钟才能完成。

使用下列代码创建 Azure 存储帐户和 BLob 容器：

# Create the storage account
New-AzStorageAccount `
    -ResourceGroupName $resourceGroupName `
    -Name $storageName `
    -SkuName Standard_GRS `
    -Location $location `
    -Kind StorageV2 `
    -EnableHttpsTrafficOnly 1

# Get the storage account keys and create a context
$defaultStorageKey = (Get-AzStorageAccountKey -ResourceGroupName $resourceGroupName `
    -Name $storageName)[0].Value
$storageContext = New-AzStorageContext -StorageAccountName $storageName `
    -StorageAccountKey $defaultStorageKey

# Create the default storage container
New-AzStorageContainer -Name $defaultContainerName `
    -Context $storageContext

使用下列代码创建 HDInsight 群集：

# Create the HDInsight cluster
New-AzHDInsightCluster `
    -ResourceGroupName $resourceGroupName `
    -ClusterName $clusterName `
    -Location $location `
    -ClusterSizeInNodes $hdiWorkerNodes `
    -ClusterType $hdiType `
    -OSType Linux `
    -Version $hdiVersion `
    -HttpCredential $adminCreds `
    -SshCredential $sshCreds `
    -DefaultStorageAccountName "$storageName.blob.core.windows.net" `
    -DefaultStorageAccountKey $defaultStorageKey `
    -DefaultStorageContainer $defaultContainerName `
    -DisksPerWorkerNode 2 `
    -VirtualNetworkId $network.Id `
    -SubnetName $defaultSubnet.Id

警告

此过程完成时间大约为 15 分钟。

为 IP 播发配置 Kafka

默认情况下，Apache Zookeeper 向客户端返回 Kafka 中转站的域名。此配置不使用 VPN 软件客户端，因为它无法对虚拟网络中的实体使用名称解析。对于此配置，请使用以下步骤来配置 Kafka，以播发 IP 地址而不是域名：

使用 Web 浏览器转到 https://CLUSTERNAME.azurehdinsight.net。将 CLUSTERNAME 替换为 HDInsight 群集中 Kafka 的名称。

出现提示时，使用群集的 HTTPS 用户名称密码。将显示群集的 Ambari Web UI。
要查看 Kafka 的相关信息，请从左侧列表中选择“Kafka”。
要查看 Kafka 配置，请在顶端的中间位置选择“配置”。
要查找“kafka-env” 配置，请在右上方的“筛选器”字段中输入 kafka-env。

要配置 Kafka 来播发 IP 地址，请将下列文本添加到“kafka-env-template”字段的底部：

# Configure Kafka to advertise IP addresses instead of FQDN
IP_ADDRESS=$(hostname -i)
echo advertised.listeners=$IP_ADDRESS
sed -i.bak -e '/advertised/{/advertised@/!d;}' /usr/hdp/current/kafka-broker/conf/server.properties
echo "advertised.listeners=PLAINTEXT://$IP_ADDRESS:9092" >> /usr/hdp/current/kafka-broker/conf/server.properties

要配置 Kafka 侦听的接口，请在右上方的“筛选器”字段中输入 listeners。
要将 Kafka 配置为侦听所有网络接口，请将“侦听器”字段的值更改为 PLAINTEXT://0.0.0.0:9092。
单击“保存”按钮保存配置。输入描述更改的文本消息。保存更改后，请选择“确定”。
要防止在重启 Kafka 时出错，请使用“服务操作”按钮，并选择“打开维护模式”。选择“确定”完成操作。
要重启 Kafka，请使用“重启”按钮，并选择“重启所有受影响的项”。确认重启，在操作完成后再使用“确定”按钮。
要禁用维护模式，请使用“服务操作”按钮，并选择“关闭维护模式”。选择“确定”完成操作。

连接到 VPN 网关

若要连接到 VPN 网关，请按配置点到站点连接文档中连接到 Azure 部分进行操作。

示例：Python 客户端

若要验证与 Kafka 的连接，请使用以下步骤来创建并运行 Python 生成者和使用者：

使用以下方法之一检索 Kafka 群集中节点的完全限定域名 (FQDN) 和 IP 地址：

$resourceGroupName = "The resource group that contains the virtual network used with HDInsight"

$clusterNICs = Get-AzNetworkInterface -ResourceGroupName $resourceGroupName | where-object {$_.Name -like "*node*"}

$nodes = @()
foreach($nic in $clusterNICs) {
    $node = new-object System.Object
    $node | add-member -MemberType NoteProperty -name "Type" -value $nic.Name.Split('-')[1]
    $node | add-member -MemberType NoteProperty -name "InternalIP" -value $nic.IpConfigurations.PrivateIpAddress
    $node | add-member -MemberType NoteProperty -name "InternalFQDN" -value $nic.DnsSettings.InternalFqdn
    $nodes += $node
}
$nodes | sort-object Type

az network nic list --resource-group <resourcegroupname> --output table --query "[?contains(name,'node')].{NICname:name,InternalIP:ipConfigurations[0].privateIpAddress,InternalFQDN:dnsSettings.internalFqdn}"

此脚本假设 $resourceGroupName 是包含虚拟网络的 Azure 资源组的名称。

保存返回的信息供后续步骤使用。

使用下列命令安装 kafka-python 客户端：
```
pip install kafka-python
```
要将数据发送到 Kafka，请使用下列 Python 代码：
```
from kafka import KafkaProducer
# Replace the `ip_address` entries with the IP address of your worker nodes
# NOTE: you don't need the full list of worker nodes, just one or two.
producer = KafkaProducer(bootstrap_servers=['kafka_broker_1','kafka_broker_2'])
for _ in range(50):
   producer.send('testtopic', b'test message')
```
将 'kafka_broker' 条目替换为本部分中步骤 1 返回的地址：
- 如果使用软件 VPN 客户端，请将 kafka_broker 条目替换为工作节点的 IP 地址。
- 如果已启用通过自定义 DNS 服务器进行名称解析，请将 kafka_broker 条目替换为工作节点的 FQDN。
  
  注意
  
  此代码将字符串 test message 发送给主题 testtopic。 Kafka on HDInsight 的默认配置是不创建主题（如果它尚不存在）。请参阅如何将 Apache Kafka on HDInsight 配置为自动创建主题。或者，可以在生成消息之前手动创建主题。

要从 Kafka 检索消息，请使用下列 Python 代码：

from kafka import KafkaConsumer
# Replace the `ip_address` entries with the IP address of your worker nodes
# Again, you only need one or two, not the full list.
# Note: auto_offset_reset='earliest' resets the starting offset to the beginning
#       of the topic
consumer = KafkaConsumer(bootstrap_servers=['kafka_broker_1','kafka_broker_2'],auto_offset_reset='earliest')
consumer.subscribe(['testtopic'])
for msg in consumer:
  print (msg)

将 'kafka_broker' 条目替换为本部分中步骤 1 返回的地址：

如果使用软件 VPN 客户端，请将 kafka_broker 条目替换为工作节点的 IP 地址。
如果已启用通过自定义 DNS 服务器进行名称解析，请将 kafka_broker 条目替换为工作节点的 FQDN。

后续步骤

有关在虚拟网络中使用 HDInsight 的详细信息，请参阅为 Azure HDInsight 群集规划虚拟网络部署文档。

有关使用点到站点 VPN 网关创建 Azure 虚拟网络的详细信息，请参阅下列文档：

有关使用 Apache Kafka on HDInsight 的详细信息，请参阅以下文档：

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