【技术干货】代码示例:使用 Apache Flink 连接 TDengine

小 T 导读:想用 Flink 对接 TDengine?保姆级教程来了。

0、前言

TDengine 是由涛思数据开发并开源的一款高性能、分布式、支持 SQL 的时序数据库(Time-Series Database)。

除了核心的时序数据库功能外,TDengine 还提供缓存数据订阅流式计算等大数据平台所需要的系列功能。但是很多小伙伴出于架构的考虑,还是需要将数据导出到 Apache Flink、Apache Spark 等平台进行计算分析。

为了帮助大家对接,我们特别推出了保姆级课程,包学包会。

Flink 对接 TDengine Database

1、技术实现

Apache Flink 提供了 SourceFunction 和 SinkFunction,用来提供 Flink 和外部数据源的连接,其中 SouceFunction 为从数据源读取数据,SinkFunction 为将数据写入数据源。 与此同时,Flink 提供了 RichSourceFunction 和 RichSinkFunction 这两个类(继承自AbstractRichFunction),提供了额外的初始化(open(Configuration))和销毁方法(close())。 通过重写这两个方法,可以避免每次读写数据时都重新建立连接。

2、代码实现

完整源码:https://github.com/liuyq-617/TD-Flink

代码逻辑:

1) 自定义类 SourceFromTDengine

用途:数据源连接,数据读取

package com.taosdata.flink;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.source.RichSourceFunction;
import com.taosdata.model.Sensor;
import java.sql.*;
import java.util.Properties;

public class SourceFromTDengine extends RichSourceFunction<Sensor> {
    Statement statement;
    private Connection connection;
    private String property;
    public SourceFromTDengine(){
        super();
    }
    
    @Override
    public void open(Configuration parameters) throws Exception {
        super.open(parameters);
        String driver = "com.taosdata.jdbc.rs.RestfulDriver";
        String host = "u05";
        String username = "root";
        String password = "taosdata";
        String prop = System.getProperty("java.library.path");
        Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(SourceFromTDengine.class);
        LOG.info("java.library.path:{}", prop);
        System.out.println(prop);
        Class.forName( driver );
        Properties properties = new Properties();
        connection = DriverManager.getConnection("jdbc:TAOS-RS://" + host + ":6041/tt" + "?user=root&password=taosdata"
                , properties);
        statement = connection.createStatement();
    }

    @Override
    public void close() throws Exception {
        super.close();
        if (connection != null) {
            connection.close();
        }
        if (statement != null) {
            statement.close();
        }
    }

    @Override
    public void run(SourceContext<Sensor> sourceContext) throws Exception {
        try {
            String sql = "select * from tt.meters";
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
            while (resultSet.next()) {
                Sensor sensor = new Sensor( resultSet.getLong(1),
                        resultSet.getInt( "vol" ),
                        resultSet.getFloat( "current" ),
                        resultSet.getString( "location" ).trim());
                sourceContext.collect( sensor );
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void cancel() {

    }
}   

2) 自定义类 SinkToTDengine

用途:数据源连接,数据写入

SinkToTDengine

package com.taosdata.flink;

import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.sink.RichSinkFunction;
import com.taosdata.model.Sensor;
import java.sql.*;
import java.util.Properties;


public class SinkToTDengine extends RichSinkFunction<Sensor> {
    Statement statement;
    private Connection connection;

    @Override
    public void open(Configuration parameters) throws Exception {
        super.open(parameters);
        String driver = "com.taosdata.jdbc.rs.RestfulDriver";
        String host = "TAOS-FQDN";
        String username = "root";
        String password = "taosdata";
        String prop = System.getProperty("java.library.path");
        System.out.println(prop);
        Class.forName( driver );
        Properties properties = new Properties();
        connection = DriverManager.getConnection("jdbc:TAOS-RS://" + host + ":6041/tt" + "?user=root&password=taosdata"
                , properties);
        statement = connection.createStatement();
        
    }

    @Override
    public void close() throws Exception {
        super.close();
        if (connection != null) {
            connection.close();
        }
        if (statement != null) {
            statement.close();
        }
    }

    @Override
    public void invoke(Sensor sensor, Context context) throws Exception {
        try {
            String sql = String.format("insert into sinktest.%s using sinktest.meters tags('%s') values(%d,%d,%f)", 
                                sensor.getLocation(),
                                sensor.getLocation(),
                                sensor.getTs(),
                                sensor.getVal(),
                                sensor.getCurrent()
                                );
            statement.executeUpdate(sql);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3) 自定义类 Sensor

用途:定义数据结构,用来接受数据

package com.taosdata.model;

public class Sensor {

    public long ts;
    public int val;
    public float current;
    public String location;

    public Sensor() {

    }

    public Sensor(long ts, int val, float current, String location) {
        this.ts = ts;
        this.val = val;
        this.current = current;
        this.location = location;
    }

    public long getTs() {
        return ts;
    }

    public void setTs(long ts) {
        this.ts = ts;
    }

    public int getVal() {
        return val;
    }

    public void setVal(int val) {
        this.val = val;
    }

    public float getCurrent() {
        return current;
    }

    public void setCurrent(float current) {
        this.current = current;
    }

    public String getLocation() {
        return location;
    }

    public void setLocation(String location) {
        this.location = location;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sensor{" +
                "ts=" + ts +
                ", val=" + val +
                ", current=" + current +
                ", location='" + location + '\'' +
                '}';
    }
}

4) 主程序类 ReadFromTDengine

用途:调用 Flink 进行读取和写入数据

package com.taosdata;

import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import com.taosdata.model.Sensor;

import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.slf4j.Logger;

public class ReadFromTDengine {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        DataStreamSource<Sensor> SensorList = env.addSource( new com.taosdata.flink.SourceFromTDengine() );
        SensorList.print();
        SensorList.addSink( new com.taosdata.flink.SinkToTDengine() );       
        env.execute();

    }
}

3、简单测试 RESTful 接口

1) 环境准备:

a) Flink 安装&启动:

b) TDengine Database 环境准备:

  • 创建原始数据: 
    • create database tt;
    • create table `meters` (`ts` TIMESTAMP,`vol` INT,`current` FLOAT) TAGS (`location` BINARY(20));
    • insert into beijing using meters tags(‘beijing’) values(now,220,30.2);
  • 创建目标数据库表: 
    • create database sinktest;
    • create table `meters` (`ts` TIMESTAMP,`vol` INT,`current` FLOAT) TAGS (`location` BINARY(20));

2) 打包编译:

源码位置: https://github.com/liuyq-617/TD-Flink

mvn clean package

3) 程序启动:

flink run target/test-flink-1.0-SNAPSHOT-dist.jar

  • 读取数据 
    • vi log/flink-root-taskexecutor-0-xxxxx.out 
    • 查看到数据打印:Sensor{ts=1645166073101, val=220, current=5.7, location=’beijing’}
  • 写入数据 
    • show sinktest.tables; 
      • 已经创建了beijing 子表
    • select * from sinktest.beijing; 
      • 可以查询到刚插入的数据

4、使用 JNI 方式

举一反三的小伙伴此时已经猜到,只要把 JDBC URL 修改一下就可以了。

但是 Flink 每次分派作业时都在使用一个新的 ClassLoader,而我们在计算节点上就会得到“Native library already loaded in another classloader”错误。

为了避免此问题,可以将 JDBC 的 jar 包放到 Flink 的 lib 目录下,不去调用 dist 包就可以了。

  • cp taos-jdbcdriver-2.0.37-dist.jar /usr/local/flink-1.14.3/lib
  • flink run target/test-flink-1.0-SNAPSHOT.jar

5、小结

通过在项目中引入 SourceFromTDengine 和 SinkToTDengine 两个类,即可完成在 Flink 中对 TDengine 的读写操作。后面我们会有文章介绍 Spark 和 TDengine 的对接

注:文中使用的是 JDBC 的 RESTful 接口,这样就不用在 Flink 的节点安装 TDengine,JNI 方式需要在 Flink 节点安装 TDengine Database 的客户端。