Spark Streaming 結合 Kafka 兩種不同的數據接收方式比較

DirectKafkaInputDStream 只在 driver 端接收數據，所以繼承了 InputDStream，是沒有 receivers 的

在結合 Spark Streaming 及 Kafka 的實時應用中，我們通常使用以下兩個 API 來獲取最初的 DStream（這里不關心這兩個 API 的重載）:

KafkaUtils#createDirectStream

及

KafkaUtils#createStream

這兩個 API 除了要傳入的參數不同外，接收 kafka 數據的節點、拉取數據的時機也完全不同。本文將分別就兩者進行詳細分析。

KafkaUtils#createStream

先來分析 createStream ，在該函數中，會新建一個 KafkaInputDStream 對象， KafkaInputDStream 繼承于 ReceiverInputDStream 。

1. 繼承ReceiverInputDStream的類需要重載 getReceiver 函數以提供用于接收數據的 receiver
2. recever 會調度到某個 executor 上并啟動，不間斷的接收數據并將收到的數據交由 ReceiverSupervisor 存成 block 作為 RDD 輸入數據

KafkaInputDStream當然也實現了getReceiver方法，如下：

def getReceiver(): Receiver[(K, V)] = {
    if (!useReliableReceiver) {
      //< 不啟用 WAL
      new KafkaReceiver[K, V, U, T](kafkaParams, topics, storageLevel)
    } else {
      //< 啟用 WAL
      new ReliableKafkaReceiver[K, V, U, T](kafkaParams, topics, storageLevel)
    }
  }

根據是否啟用 WAL，receiver 分為 KafkaReceiver 和 ReliableKafkaReceiver。 

1. receiver 是如何被分發啟動的
2. receiver 接受數據后數據的流轉過程
   并在 揭開Spark Streaming神秘面紗③ - 動態生成 job 一文中詳細介紹了
3. receiver 接受的數據存儲為 block 后，如何將 blocks 作為 RDD 的輸入數據
4. 動態生成 job

以上兩篇文章并沒有具體介紹 receiver 是如何接收數據的，當然每個重載了 ReceiverInputDStream 的類的 receiver 接收數據方式都不相同。下圖描述了 KafkaReceiver 接收數據的具體流程：

KafkaUtils#createDirectStream

在 揭開Spark Streaming神秘面紗③ - 動態生成 job 中，介紹了在生成每個 batch 的過程中，會去取這個 batch 對應的 RDD，若未生成該 RDD，則會取該 RDD 對應的 blocks 數據來生成 RDD，最終會調用到 DStream#compute(validTime: Time) 函數，在 KafkaUtils#createDirectStream 調用中，會新建 DirectKafkaInputDStream ， DirectKafkaInputDStream#compute(validTime: Time) 會從 kafka 拉取數據并生成 RDD，流程如下：

如上圖所示，該函數主要做了以下三個事情：

1. 確定要接收的 partitions 的 offsetRange，以作為第2步創建的 RDD 的數據來源
2. 創建 RDD 并執行 count 操作，使 RDD 真實具有數據
3. 以 streamId、數據條數，offsetRanges 信息初始化 inputInfo 并添加到 JobScheduler 中

進一步看 KafkaRDD 的 getPartitions 實現：

override def getPartitions: Array[Partition] = {
    offsetRanges.zipWithIndex.map { case (o, i) =>
        val (host, port) = leaders(TopicAndPartition(o.topic, o.partition))
        new KafkaRDDPartition(i, o.topic, o.partition, o.fromOffset, o.untilOffset, host, port)
    }.toArray
  }

從上面的代碼可以很明顯看到，KafkaRDD 的 partition 數據與 Kafka topic 的某個 partition 的 o.fromOffset 至 o.untilOffset 數據是相對應的，也就是說 KafkaRDD 的 partition 與 Kafka partition 是一一對應的

通過以上分析，我們可以對這兩種方式的區別做一個總結：

1. createStream會使用 Receiver；而createDirectStream不會
2. createStream使用的 Receiver 會分發到某個 executor 上去啟動并接受數據；而createDirectStream直接在 driver 上接收數據
3. createStream使用 Receiver 源源不斷的接收數據并把數據交給 ReceiverSupervisor 處理最終存儲為 blocks 作為 RDD 的輸入，從 kafka 拉取數據與計算消費數據相互獨立；而createDirectStream會在每個 batch 拉取數據并就地消費，到下個 batch 再次拉取消費，周而復始，從 kafka 拉取數據與計算消費數據是連續的，沒有獨立開
4. createStream中創建的KafkaInputDStream 每個 batch 所對應的 RDD 的 partition 不與 Kafka partition 一一對應；而createDirectStream中創建的 DirectKafkaInputDStream 每個 batch 所對應的 RDD 的 partition 與 Kafka partition 一一對應

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