Processar dados de IoT em tempo real no Apache Flink® com o Azure HDInsight no AKS

Artigo
09/20/2024

O Hub IoT do Azure é um serviço gerenciado hospedado na nuvem que atua como um hub central de mensagens para comunicação entre um aplicativo de IoT e os dispositivos anexados a ele. Você pode conectar milhões de dispositivos e suas soluções de back-end de maneira confiável e segura. Quase todos os dispositivos podem ser conectados a um hub IoT.

Nesse exemplo, o código processa dados IoT em tempo real no Apache Flink® com Azure HDInsight no AKS e afunda-se no armazenamento ADLS gen2.

Pré-requisitos

Criar um do IoTHub do Azure
Criar cluster Flink 1.17.0 no HDInsight no AKS
Usar o MSI para acessar o ADLS Gen2
IntelliJ para desenvolvimento

Observação

Para essa demonstração, estamos usando uma VM do Windows como projeto maven, desenvolvendo ambiente na mesma VNET que o HDInsight no AKS.

Cluster Flink 1.17.0 no HDInsight no AKS

Hub IOT do Azure no portal do Azure

Dentro da cadeia de conexão, você pode encontrar uma URL de barramento de serviço (URL do namespace do hub de eventos subjacente), que você precisa adicionar como um servidor de inicialização em sua fonte Kafka. Neste exemplo, é iothub-ns-contosoiot-55642726-4642a54853.servicebus.windows.net:9093.

Preparar mensagem no dispositivo Azure IOT

Cada hub IoT vem com ponto de extremidade de sistema integrados para lidar com mensagens do sistema e do dispositivo.

Para obter mais informações, veja Como usar o VS Code como simulador de dispositivo Hub IoT do Azure.

Código em Flink

IOTdemo.java

KafkaSource: IoTHub é construído sobre o hub de eventos e, portanto, oferece suporte a uma API semelhante ao kafka. Portanto, em nosso trabalho Flink, podemos definir um KafkaSource com parâmetros apropriados para consumir mensagens do IoTHub.
FileSink: Defina o coletor ABFS.

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>

Empacote o jar e envie o trabalho no cluster Flink

Carregue o jar no pod webssh e envie o jar.

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

Verifique o trabalho na UI do Flink Dashboard

Verifique o resultado no ADLS gen2 no portal do Azure

Referência

Site do Apache Flink
Apache, Apache Kafka, Kafka, Apache Flink, Flink e nomes de projetos de código aberto associados são marcas registradas da Apache Software Foundation (ASF).

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