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将 Apache Kafka on HDInsight 与 Azure IoT 中心配合使用

了解如何使用 Apache Kafka Connect Azure IoT 中心连接器在 Apache Kafka on HDInsight 与 Azure IoT 中心之间移动数据。 本文档介绍如何通过群集中的边缘节点运行 IoT 中心连接器。

使用 Kafka Connect API，你可以实施所需的连接器，用于将数据连续提取到 Kafka，或者将数据从 Kafka 推送到另一个系统。 Apache Kafka Connect Azure IoT 中心是可将数据从 Azure IoT 中心提取到 Kafka 的连接器。 该连接器还能将数据从 Kafka 推送到 IoT 中心。

从 IoT 中心提取数据时，可以使用源连接器。 将数据推送到 IoT 中心时，可以使用接收器连接器。 IoT 中心连接器同时提供源连接器和接收器连接器。

下图显示了在使用连接器时，Azure IoT 中心与 Kafka on HDInsight 之间的数据流。

有关如何使用 Connect API 的详细信息，请参阅 https://kafka.apache.org/documentation/#connect。

先决条件

• HDInsight 上的 Apache Kafka 群集。 有关详细信息，请参阅 Kafka on HDInsight 快速入门文档。

• Kafka 群集中的边缘节点。 有关详细信息，请参阅将边缘节点与 HDInsight 配合使用文档。

• SSH 客户端。 有关详细信息，请参阅使用 SSH 连接到 HDInsight (Apache Hadoop)。

• Azure IoT 中心和设备。 对于本文中的情况，请考虑将 Raspberry Pi 联机模拟器连接到 Azure IoT 中心。

• Scala 生成工具。

生成连接器

1. 将连接器的源从 https://github.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/ 下载到本地环境。

2. 在命令提示符中导航到 toketi-kafka-connect-iothub-master 目录。 然后使用以下命令生成并打包项目：

   sbt assembly
   

   生成过程需要花费几分钟时间才能完成。 使用此命令在项目的 toketi-kafka-connect-iothub-master\target\scala-2.11 目录中创建名为 kafka-connect-iothub-assembly_2.11-0.7.0.jar 的文件。

安装连接器

1. 将 .jar 文件上传到 Kafka on HDInsight 群集的边缘节点。 编辑以下命令，将 CLUSTERNAME 替换为群集的实际名称。 SSH 用户帐户和边缘节点名称均采用默认值，可根据需要修改。

   scp kafka-connect-iothub-assembly*.jar sshuser@new-edgenode.CLUSTERNAME-ssh.azurehdinsight.net:
   

2. 文件复制完成后，使用 SSH 连接到边缘节点：

   ssh sshuser@new-edgenode.CLUSTERNAME-ssh.azurehdinsight.net
   

3. 若要在 Kafka libs 目录中安装连接器，请使用以下命令：

   sudo mv kafka-connect-iothub-assembly*.jar /usr/hdp/current/kafka-broker/libs/
   

使 SSH 连接保持活动状态，以执行剩余步骤。

配置 Apache Kafka

与边缘节点建立 SSH 连接后，使用以下步骤将 Kafka 配置为在独立模式下运行连接器：

1. 设置密码变量。 将 PASSWORD 替换为群集登录密码，然后输入以下命令：

   export password='PASSWORD'
   

2. 安装 jq 实用工具。 使用 jq 可以更轻松地处理 Ambari 查询返回的 JSON 文档。 输入以下命令：

   sudo apt -y install jq
   

3. 获取 Kafka 代理的地址。 群集中可能有许多的代理，但只需引用其中的一到两个。 若要获取两个代理主机的地址，请使用以下命令：

   export clusterName=$(curl -u admin:$password -sS -G "http://headnodehost:8080/api/v1/clusters" | jq -r '.items[].Clusters.cluster_name')
   
   export KAFKABROKERS=`curl -sS -u admin:$password -G http://headnodehost:8080/api/v1/clusters/$clusterName/services/KAFKA/components/KAFKA_BROKER | jq -r '["\(.host_components[].HostRoles.host_name):9092"] | join(",")' | cut -d',' -f1,2`
   echo $KAFKABROKERS
   

   复制这些值供稍后使用。 返回的值类似于下文：

   <brokername1>.w5ijyohcxt5uvdhhuaz5ra4u5f.ex.internal.cloudapp.net:9092,<brokername2>.w5ijyohcxt5uvdhhuaz5ra4u5f.ex.internal.cloudapp.net:9092

4. 获取 Apache Zookeeper 节点的地址。 群集中有多个 Zookeeper 节点，但只需引用其中的一到两个。 使用以下变量存储变量 KAFKAZKHOSTS 中的地址：

   export KAFKAZKHOSTS=`curl -sS -u admin:$password -G http://headnodehost:8080/api/v1/clusters/$clusterName/services/ZOOKEEPER/components/ZOOKEEPER_SERVER | jq -r '["\(.host_components[].HostRoles.host_name):2181"] | join(",")' | cut -d',' -f1,2`
   

5. 在独立模式下运行连接器时，将使用 /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-standalone.properties 文件来与 Kafka 代理通信。 若要编辑 connect-standalone.properties 文件，请使用以下命令：

   sudo nano /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-standalone.properties
   

6. 进行以下编辑：

   当前值	新值	注释
   bootstrap.servers=localhost:9092	将 localhost:9092 值替换为在上一步骤中获取的代理主机	将边缘节点的独立配置配置为查找 Kafka 代理。
   key.converter=org.apache.kafka.connect.json.JsonConverter	key.converter=org.apache.kafka.connect.storage.StringConverter	做出此项更改后，可以使用 Kafka 随附的控制台生成方执行测试。 对于其他生产方和使用方，可能需要不同的转换器。 有关使用其他转换器值的信息，请参阅 https://github.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/blob/master/README_Sink.md。
   value.converter=org.apache.kafka.connect.json.JsonConverter	value.converter=org.apache.kafka.connect.storage.StringConverter	与给定内容相同。
   不可用	consumer.max.poll.records=10	添加到文件末尾。 此项更改会将接收器连接器限制为每次处理 10 条记录，防止该连接器发生超时。 有关详细信息，请参阅 https://github.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/blob/master/README_Sink.md。

7. 要保存文件，请使用 Ctrl + X、Y，并按 Enter。

8. 若要创建连接器使用的主题，请使用以下命令：

   /usr/hdp/current/kafka-broker/bin/kafka-topics.sh --create --replication-factor 3 --partitions 8 --topic iotin --zookeeper $KAFKAZKHOSTS
   
   /usr/hdp/current/kafka-broker/bin/kafka-topics.sh --create --replication-factor 3 --partitions 8 --topic iotout --zookeeper $KAFKAZKHOSTS
   

   若要验证 iotin 和 iotout 主题是否存在，请使用以下命令：

   /usr/hdp/current/kafka-broker/bin/kafka-topics.sh --list --zookeeper $KAFKAZKHOSTS
   

   iotin 主题用于从 IoT 中心接收消息。 iotout 主题用于向 IoT 中心发送消息。

获取 IoT 中心连接信息

若要检索连接器使用的 IoT 中心信息，请使用以下步骤：

1. 获取事件中心兼容的终结点，以及 IoT 中心的事件中心兼容终结点名称。 若要获取此信息，请使用以下方法之一：

   • 在 Azure 门户中使用以下步骤：

     1. 导航到 IoT 中心并选择“终结点”。

     2. 在“内置终结点”中，选择“事件”。

     3. 在“属性”中，复制以下字段的值：

        • 与事件中心兼容的名称
        • 与事件中心兼容的终结点
        • 分区

        重要

        门户中的终结点值可能包含本示例不需要的额外文本。 提取与模式 sb://<randomnamespace>.servicebus.windows.net/ 匹配的文本。

   • 在 Azure CLI 中使用以下命令：

     az iot hub show --name myhubname --query "{EventHubCompatibleName:properties.eventHubEndpoints.events.path,EventHubCompatibleEndpoint:properties.eventHubEndpoints.events.endpoint,Partitions:properties.eventHubEndpoints.events.partitionCount}"
     

     将 myhubname 替换为 IoT 中心的名称。 响应类似于以下文本：

     "EventHubCompatibleEndpoint": "sb://ihsuprodbnres006dednamespace.servicebus.windows.net/",
     "EventHubCompatibleName": "iothub-ehub-myhub08-207673-d44b2a856e",
     "Partitions": 2
     

2. 获取共享访问策略和密钥。 本示例使用服务密钥。 若要获取此信息，请使用以下方法之一：

   • 在 Azure 门户中使用以下步骤：

     1. 依次选择“共享访问策略”、“服务”。
     2. 复制“主密钥”值。
     3. 复制“连接字符串 - 主键” 值。

   • 在 Azure CLI 中使用以下命令：

     1. 若要获取主密钥值，请使用以下命令：

        az iot hub policy show --hub-name myhubname --name service --query "primaryKey"
        

        将 myhubname 替换为 IoT 中心的名称。 响应是发送到此中心的 service 策略的主密钥。

     2. 若要获取 service 策略的连接字符串，请使用以下命令：

        az iot hub connection-string show --name myhubname --policy-name service --query "connectionString"
        

        将 myhubname 替换为 IoT 中心的名称。 响应是 service 策略的连接字符串。

配置源连接

若要将源配置为使用 IoT 中心，请在与边缘节点建立 SSH 连接后执行以下操作：

1. 在 /usr/hdp/current/kafka-broker/config/ 目录中创建 connect-iot-source.properties 文件的副本。 若要从 toketi-kafka-connect-iothub 项目下载文件，请使用以下命令：

   sudo wget -P /usr/hdp/current/kafka-broker/config/ https://raw.githubusercontent.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/master/connect-iothub-source.properties
   

2. 若要编辑 connect-iot-source.properties 文件并添加 IoT 中心信息，请使用以下命令：

   sudo nano /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-iothub-source.properties
   

3. 在编辑器中，找到并更改以下条目：

   当前值	编辑
   Kafka.Topic=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为 iotin。 从 IoT 中心收到的消息将放入 iotin 主题中。
   IotHub.EventHubCompatibleName=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为与事件中心兼容的名称。
   IotHub.EventHubCompatibleEndpoint=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为与事件中心兼容的终结点。
   IotHub.AccessKeyName=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为 service。
   IotHub.AccessKeyValue=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为 service 策略的主密钥。
   IotHub.Partitions=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为在上一步骤中获取的分区数。
   IotHub.StartTime=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为 UTC 日期。 此日期是连接器开始检查消息的时间。 日期格式为 yyyy-mm-ddThh:mm:ssZ。
   BatchSize=100	将 100 替换为 5。 做出此项更改后，如果 IoT 中心出现五条新消息，则连接器会将消息读入 Kafka。

   有关示例配置，请参阅用于 Azure IoT 中心的 Kafka Connect 源连接器。

4. 若要保存更改，请依次按 Ctrl + X、Y、Enter。

有关配置连接器源的详细信息，请参阅 https://github.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/blob/master/README_Source.md。

配置接收器连接

若要将接收器连接配置为使用 IoT 中心，请在与边缘节点建立 SSH 连接后执行以下操作：

1. 在 /usr/hdp/current/kafka-broker/config/ 目录中创建 connect-iothub-sink.properties 文件的副本。 若要从 toketi-kafka-connect-iothub 项目下载文件，请使用以下命令：

   sudo wget -P /usr/hdp/current/kafka-broker/config/ https://raw.githubusercontent.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/master/connect-iothub-sink.properties
   

2. 若要编辑 connect-iothub-sink.properties 文件并添加 IoT 中心信息，请使用以下命令：

   sudo nano /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-iothub-sink.properties
   

3. 在编辑器中，找到并更改以下条目：

   当前值	编辑
   topics=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为 iotout。 写入 iotout 主题的消息将转发到 IoT 中心。
   IotHub.ConnectionString=PLACEHOLDER	将 PLACEHOLDER 替换为 service 策略的连接字符串。

   有关示例配置，请参阅用于 Azure IoT 中心的 Kafka Connect 接收器连接器。

4. 若要保存更改，请依次按 Ctrl + X、Y、Enter。

有关配置连接器接收器的详细信息，请参阅 https://github.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/blob/master/README_Sink.md。

启动源连接器

1. 若要启动源连接器，请在与边缘节点建立 SSH 连接后使用以下命令：

   /usr/hdp/current/kafka-broker/bin/connect-standalone.sh /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-standalone.properties /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-iothub-source.properties
   

   启动连接器后，将消息从设备发送到 IoT 中心。 当连接器从 IoT 中心读取消息并将其存储在 Kafka 主题时，会将信息记录到控制台：

   [2017-08-29 20:15:46,112] INFO Polling for data - Obtained 5 SourceRecords from IotHub (com.microsoft.azure.iot.kafka.connect.IotHubSourceTask:39)
   [2017-08-29 20:15:54,106] INFO Finished WorkerSourceTask{id=AzureIotHubConnector-0} commitOffsets successfully in 4 ms (org.apache.kafka.connect.runtime.WorkerSourceTask:356)
   

   注意

   连接器启动时，可能会出现几条警告。 这些警告不会影响从 IoT 中心接收消息。

2. 请在几分钟后按两次 Ctrl + C 停止连接器 。 停止连接器需要几分钟时间。

启动接收器连接器

与边缘节点建立 SSH 连接后，使用以下命令在独立模式下启动接收器连接器：

/usr/hdp/current/kafka-broker/bin/connect-standalone.sh /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-standalone.properties /usr/hdp/current/kafka-broker/config/connect-iothub-sink.properties

连接器运行时，会显示类似于以下文本的信息：

[2017-08-30 17:49:16,150] INFO Started tasks to send 1 messages to devices. (com.microsoft.azure.iot.kafka.connect.sink.
IotHubSinkTask:47)
[2017-08-30 17:49:16,150] INFO WorkerSinkTask{id=AzureIotHubSinkConnector-0} Committing offsets (org.apache.kafka.connect.runtime.WorkerSinkTask:262)

注意

连接器启动时，可能会出现几条警告。 可以放心地忽略这些警告。

发送消息

若要通过连接器发送消息，请使用以下步骤：

1. 打开第二个 SSH 会话，连接到 Kafka 群集 ：

   ssh sshuser@new-edgenode.CLUSTERNAME-ssh.azurehdinsight.net
   

2. 获取新 SSH 会话的 Kafka 代理的地址。 将 PASSWORD 替换为群集登录密码，然后输入以下命令：

   export password='PASSWORD'
   
   export clusterName=$(curl -u admin:$password -sS -G "http://headnodehost:8080/api/v1/clusters" | jq -r '.items[].Clusters.cluster_name')
   
   export KAFKABROKERS=`curl -sS -u admin:$password -G http://headnodehost:8080/api/v1/clusters/$clusterName/services/KAFKA/components/KAFKA_BROKER | jq -r '["\(.host_components[].HostRoles.host_name):9092"] | join(",")' | cut -d',' -f1,2`
   

3. 若要将消息发送到 iotout 主题，请使用以下命令：

   /usr/hdp/current/kafka-broker/bin/kafka-console-producer.sh --broker-list $KAFKABROKERS --topic iotout
   

   此命令不会将你返回到正常的 Bash 提示符， 而是将键盘输入发送到 iotout 主题。

4. 若要将消息发送到设备，请将一个 JSON 文档粘贴到 kafka-console-producer 的 SSH 会话中。

   重要

   必须将 "deviceId" 条目的值设置为设备 ID。 在以下示例中，设备名为 myDeviceId：

   {"messageId":"msg1","message":"Turn On","deviceId":"myDeviceId"}
   

   https://github.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/blob/master/README_Sink.md 中更详细地介绍了此 JSON 文档的架构。

如果使用模拟的 Raspberry Pi 设备，并且该设备正在运行，则设备会记录以下消息。

Receive message: Turn On


Resend the JSON document, but change the value of the `"message"` entry. The new value is logged by the device.

有关使用接收器连接器的详细信息，请参阅 https://github.com/Azure/toketi-kafka-connect-iothub/blob/master/README_Sink.md。

后续步骤

本文档已介绍如何使用 Apache Kafka Connect API 在 HDInsight 上启动 IoT Kafka 连接器。 使用以下链接来发现与 Kafka 配合使用的其他方式：

• 将 Apache Spark 与 Apache Kafka on HDInsight 配合使用