wget https://apache.mirrors.nublue.co.uk/kafka/x.x.x/kafka_x.x-x.x.x.tgz
# Extract files
tar -xzf kafka_x.x-x.x.x.tgz
# Move to a convenient directory
9
mv kafka_x.x-x.x.x /usr/local/kafka

啟動 Kafka 服務: 啟動 Kafka 代理服務和 Zookeeper 服務。

# Start Zookeeper
/usr/local/kafka/bin/zookeeper-server-start.sh /usr/local/kafka/config/zookeeper.properties
# Start Kafka Broker
/usr/local/kafka/bin/kafka-server-start.sh /usr/local/kafka/config/server.properties

創建 Kafka 主題: 創建生產者將寫入、消費者將讀取的主題

/usr/local/kafka/bin/kafka-topics.sh --create --bootstrap-server localhost:9092 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic flight-data

方案 2:設置亞馬遜 MSK

創建 Amazon MSK 群集: 轉到 Amazon MSK 控制臺并創建一個新群集。選擇要使用的 Kafka 版本,并指定所需的代理數量。

設置網絡: 確保您的 MSK 群集設置在 VPC 中,并具有適當的子網和安全組配置,以允許來自 EC2 實例或 Lambda 功能的流量。

創建 Kafka 主題: 使用 AWS CLI 或 MSK 控制臺創建所需的 Kafka 主題:

aws kafka create-topic --cluster-arn "ClusterArn" --topic-name "flight-data" --partitions 1 --replication-factor 3

安全與監控

無論選擇哪種設置方法,都要確保

一旦完成 Kafka 設置,您就可以生成和消費與飛行數據相關的消息,從而實現實時分析和決策過程。 Kafka 將充當數據攝取的中心樞紐,處理高吞吐量并確保數據在架構的不同組件之間可靠傳輸。

2.將數據寫入 AWS RDS 實例

設置好 Kafka 集群后,下一步就是將數據寫入 AWS RDS 實例。為此,您可以使用帶有 JDBC sink 連接器的 Kafka Connect,這樣就可以直接將數據從 Kafka 主題流式傳輸到 RDS 表中。

設置 AWS RDS 實例

啟動 RDS 實例: 從 AWS 管理控制臺啟動一個新的 RDS 實例。選擇你喜歡的 SQL 數據庫引擎,如 MySQL、PostgreSQL 或 SQL Server。

配置數據庫: 設置實例類、存儲、VPC、安全組和數據庫名稱等參數。確保允許來自 Kafka Connect 節點的入站流量使用數據庫端口(例如,MySQL 為 3306)。

創建數據庫表: 使用數據庫客戶端連接到 RDS 實例,創建用于存儲 Kafka 數據的表。例如,您可以為航班數據創建一個表:

CREATE TABLE flight_data (
id SERIAL PRIMARY KEY,
aircraft_id VARCHAR(255),
timestamp BIGINT,
altitude INT,
speed INT,
heading INT,
...
);
18

配置 Kafka 連接

安裝 Kafka Connect: 如果 Kafka 安裝中尚未包含 Kafka Connect,請安裝 Kafka Connect。在安裝了 Kafka 的 EC2 實例上,可以使用 Confluent Hub 客戶端安裝 Kafka Connect JDBC 連接器:

confluent-hub install confluentinc/kafka-connect-jdbc:latest

配置 JDBC Sink 連接器: 為 JDBC sink 連接器創建 Kafka Connect 配置文件。您需要指定詳細信息,如 RDS 端點、數據庫憑據、要寫入的表以及自動創建表格等任何附加行為。

name=rds-sink
connector.class=io.confluent.connect.jdbc.JdbcSinkConnector
tasks.max=1
topics=flight-data
connection.url=jdbc:mysql://your-rds-endpoint:3306/your-database
connection.user=your-username
connection.password=your-password
auto.create=true
insert.mode=upsert
pk.mode=record_key
pk.fields=id

啟動 Kafka Connect: 使用 JDBC sink 配置運行 Kafka Connect Worker。

   /usr/local/kafka/bin/connect-standalone.sh /usr/local/kafka/config/connect-standalone.properties /path/to/your-jdbc-sink-connector.properties

此過程將開始把數據從 Kafka 中的 flight-data 主題流式傳輸到 RDS 實例中的 flight_data 表。自動創建=true “配置允許 Kafka Connect 根據主題模式在 RDS 中自動創建表格。

監控和優化數據流

監控 Kafka Connect: 密切關注 Kafka Connect 日志,確保數據正確高效地流動。留意可能表明數據類型、網絡連接或權限問題的錯誤或警告。

優化性能: 根據數據量和速度,您可能需要調整 Kafka Connect 和 RDS 實例的性能。這可能涉及調整 Kafka Connect 中的任務數量、為 RDS 表編制索引或擴展 RDS 實例。

確保數據一致性: 實施檢查,確保寫入 RDS 的數據與 Kafka 中的數據一致。這可能包括比較計數、校驗和,或使用 Debezium 等工具進行變更數據捕獲 (CDC)。

按照這些步驟,您可以有效地將 Apache Kafka 中的實時數據寫入 AWS RDS 實例,使下游應用程序能夠根據最新的飛行數據執行分析、生成報告或觸發事件。

3.使用 AWS Lambda 從 RDS 讀取數據

AWS Lambda 可用于從 AWS RDS 實例讀取數據,并將其提供給各種應用程序或端點。Lambda 函數是無服務器的,這意味著它們可以根據需求自動擴展

配置 AWS Lambda 執行角色

創建 IAM 角色: 轉到 IAM 控制臺,使用 AWSLambdaVPCAccessExecutionRole 策略創建一個新角色。此角色允許 Lambda 在 Amazon CloudWatch Logs 中執行和創建日志流。

附加 RDS 訪問策略: 創建并向 IAM 角色附加策略,授予 Lambda 函數訪問 RDS 數據庫的權限。

{
"Version": "2012-10-17",
"Statement": [
{
"Effect": "Allow",
"Action": [
"rds-db:connect"
],
"Resource": [
"arn:aws:rds:region:account-id:db:db-instance-name"
]
}
]
}

創建 Lambda 函數

定義函數: 在 AWS Lambda 控制臺中,從頭開始創建一個新函數。選擇符合您首選編程語言的運行時,如 Node.js 或 Python。

設置 VPC: 配置連接到 VPC 的功能,指定可訪問 RDS 實例的子網和安全組。

執行查詢邏輯: 編寫連接到 RDS 實例的功能代碼,并執行 SQL 查詢以獲取所需數據。

下面是一個使用 pymysql 的 Python 示例:

import json
import pymysql
# Configuration values
endpoint = 'your-rds-instance-endpoint'
username = 'your-username'
password = 'your-password'
database_name = 'your-database-name'
# Connection
connection = pymysql.connect(host=endpoint, user=username, passwd=password, db=database_name)

def lambda_handler(event, context):
with connection.cursor() as cursor:
cursor.execute('SELECT * FROM flight_data;')
result = cursor.fetchall()
return {
'statusCode': 200,
'body': json.dumps(result)
}
40

部署函數: 配置函數和編寫代碼后,點擊 AWS Lambda 控制臺中的 “部署 “按鈕部署函數。

計劃定期調用或按需觸發

定時輪詢: 如果需要定期輪詢 RDS 以獲取新數據,可以使用 Amazon EventBridge(前身為 CloudWatch Events)按計劃觸發 Lambda 函數。

按需調用: 對于按需訪問,您可以將 API Gateway 設置為觸發器,以便在出現 HTTP 請求時調用 Lambda 函數。

錯誤處理和重試

實施錯誤處理: 確保您的 Lambda 函數具有 try-catch 塊,以處理任何數據庫連接問題或查詢錯誤。

配置死鎖隊列 (DLQ): 設置 DLQ 以捕獲和分析調用失敗。

優化性能

連接池: 使用 RDS 代理或在 Lambda 函數中實施連接池,以重復使用數據庫連接,減少每次函數調用都要建立新連接的開銷。

內存和超時: 根據查詢的復雜程度和預期執行時間調整 Lambda 函數的內存和超時設置,以優化性能和成本。

監控和調試

監控日志: 使用 Amazon CloudWatch 監控日志,并針對 Lambda 函數執行過程中可能出現的任何錯誤或性能問題設置警報。

跟蹤和調試: 利用 AWS X-Ray 跟蹤和調試 Lambda 函數調用 RDS 查詢時發生的情況。

按照這些步驟,您的 AWS Lambda 函數就能高效地從 AWS RDS 實例讀取數據。 這種設置可實現數據請求的無服務器處理,為從 RDS 實例向應用架構的其他部分提供數據提供了一個可擴展且經濟高效的解決方案。

4.使用 API 網關向網絡應用程序傳送數據

AWS API Gateway 是應用程序從后端服務訪問數據、業務邏輯或功能的前門。 通過將 API Gateway 與 AWS Lambda 集成(AWS Lambda 反過來又從 AWS RDS 實例讀取數據),您可以高效地將實時數據饋送到您的 Web 應用程序。下面將逐步介紹如何設置:

在 API Gateway 中創建新的 API

導航至 API Gateway: 轉到 AWS 管理控制臺,選擇 API Gateway,然后選擇創建新的 API。

選擇 REST API: 選擇 “REST”,它適用于無服務器架構和網絡應用程序。點擊 “構建”。

配置 API: 為應用程序接口提供名稱,并設置端點類型等其他配置。對于大多數網絡應用程序來說,區域端點是合適的。

定義新資源和方法

創建資源: 在 API Gateway 控制臺中,在您的 API 下創建一個新資源。該資源代表一個實體(例如,flightData),并將成為 API URL(/flightData)的一部分。

創建 GET 方法: 為資源附加一個 GET 方法。網絡應用程序將使用該方法檢索數據。

將 GET 方法與 AWS Lambda 集成

與 Lambda 集成: 對于 GET 方法集成類型,請選擇 Lambda 函數。指定從 RDS 實例讀取數據的 Lambda 函數的區域和名稱。

部署 API: 將您的 API 部署到新的或現有的階段。部署后,您就可以從互聯網訪問您的 API。請注意部署時提供的調用 URL。

啟用 CORS(跨源資源共享)

如果您的網絡應用程序與您的 API 托管在不同的域上,則需要在您的 API 網關上啟用 CORS:

  1. 選擇資源:在 API Gateway 控制臺中選擇資源(如 “flightData”)。
  2. 啟用 CORS:選擇 “操作 “下拉菜單并單擊 “啟用 CORS”。根據應用程序的要求輸入允許的方法、標頭和起源,然后部署更改。

在網絡應用程序中使用應用程序接口

使用調用 URL: 在網絡應用程序中,使用 API Gateway 部署中的 invoke URL 向 /flightData 資源發出 GET 請求。您可以使用 JavaScript 的 fetch API、Axios 或任何 HTTP 客戶端庫。

 fetch('https://your-api-id.execute-api.region.amazonaws.com/stage/flightData')
.then(response => response.json())
.then(data => console.log(data))
.catch(error => console.error('Error fetching data:', error));

顯示數據: 接收數據后,根據需要在網絡應用程序的用戶界面中處理和顯示數據。

6.監控和保護 API

保護和監控由 Apache Kafka、AWS RDS、AWS Lambda 和 API Gateway 組成的數據管道對于確保數據完整性、保密性和系統可靠性至關重要。下面介紹如何保護和監控管道的每個組件:

確保管道安全

  1. 卡夫卡安全:
    1. 加密: 使用 TLS 加密 Kafka 中間商和客戶端之間傳輸的數據。
    2. 身份驗證: 實施 SASL/SCRAM 或相互 TLS (mTLS),以進行客戶端-代理驗證。
    3. 授權: 使用 Kafka 的 ACL 控制對主題的訪問,確保只有經過授權的服務才能生成或消費消息。
  2. AWS RDS 安全性:
    1. 加密: 使用 AWS 密鑰管理服務 (KMS) 啟用靜態加密,并在傳輸過程中通過 SSL 連接到 RDS 實例執行加密。
    2. 網絡安全: 將 RDS 實例置于 VPC 中的私有子網中,并使用安全組限制對已知 IP 或服務的訪問。
    3. 訪問管理: 使用 IAM 角色和數據庫憑證,在授予數據庫訪問權限時遵循權限最小原則。
  3. AWS Lambda 安全性:
    1. IAM 角色: 為 Lambda 函數分配 IAM 角色,并賦予其執行任務所需的最小權限集。
    2. 環境變量: 使用 AWS KMS 將數據庫憑據等敏感信息存儲在加密的環境變量中。
    3. VPC 配置: 如果您的 Lambda 函數訪問 VPC 中的資源,請將其配置為 VPC,使其與公共互聯網訪問隔離。
  4. API 網關安全:
    1. API 密鑰: 使用 API 密鑰是控制 API 訪問的一種簡單方法。
    2. IAM 權限: 利用 AWS IAM 角色和策略實現更精細的訪問控制。
    3. Lambda 授權器: 為 JWT 或 OAuth 令牌驗證實施 Lambda 授權器,以保護您的 API 端點。
    4. 節流: 設置節流規則,保護后端服務免受流量高峰和拒絕服務 (DoS) 攻擊。

監測管道

  1. 卡夫卡監控:
    1. 使用 LinkedIn 的 Cruise Control、Confluent Control Center 或 Kafka Manager 等開源替代工具進行集群管理和監控。
    2. 監控關鍵指標,如消息吞吐量、代理延遲和消費者滯后。
  2. AWS RDS 監控:
    1. 利用 Amazon CloudWatch 監控 RDS 實例。關鍵指標包括 CPU 利用率、連接數、讀/寫 IOPS 和存儲使用情況。
    2. 啟用 “增強監控”,以更詳細地查看數據庫引擎的性能和活動。
  3. AWS Lambda 監控:
    1. 使用 Amazon CloudWatch 監控函數調用、錯誤和執行持續時間。
    2. 使用 AWS X-Ray 進行跟蹤,深入了解函數的執行流程和性能。
  4. API 網關監控:
    1. 利用 CloudWatch 監控 API 網關指標,如 API 調用數量、延遲和 4XX/5XX 錯誤。
    2. 啟用 CloudWatch 日志,以記錄 API 的所有請求和響應,用于調試和合規性目的。

安全和監控的最佳做法

保護和監控數據管道是一個持續的過程,需要隨時了解最佳實踐和不斷變化的威脅。 通過實施強大的安全措施和監控系統,您可以保護數據并確保數據管道的可靠性和性能。

原文鏈接: https://dzone.com/articles/Best-Practices-for-Kafka-AWS-RDS-Lambda-and-API-Gateway-Integration

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