第6章 Kafka分布式发布订阅消息系统-教学设计.doc

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《Spark大数据分析与实战（第2版）》

教学设计

课程名称：

授课年级：

授课学期：

教师姓名：

年月

课题名称

第6章Kafka分布式发布订阅消息系统

计划课时

6课时

教学引入

Kafka是一个高吞吐量的分布式发布订阅消息系统,适用于实时计算系统。通常情况下，使用Kafka能够构建系统或应用程序之间的数据管道,用来转换或响应实时数据,使数据能够及时地进行业务计算,得出相应结果。本章针对消息队列简介、Kafka简介、Kafka工作原理、Kafka集群的搭建、Kafka的基本操作以及KafkaStreams进行详细讲解。

教学目标

使学生了解消息队列，能够说出消息队列的主要应用场景

使学生熟悉Kafka的概念，能够叙述Kafka的优点

使学生熟悉Kafka的基本架构，能够叙述Kafka基本架构的内容

使学生掌握Kafka的工作流程，能够叙述生产者生产消息过程和消费者消费消息过程

使学生掌握Kafka集群的搭建，能够独立完成部署Kafka集群

使学生掌握Kafka的基本操作，能够使用Shell命令和ScalaAPI操作Kafka

使学生掌握KafkaStreams，能够使用KafkaStreams实现单词计数功能

教学重点

搭建Kafka集群

Kafka的Shell操作

Kafka的ScalaAPI操作

KafkaStreams实现单词计数功能

教学难点

Kafka工作流程

搭建Kafka集群

Kafka的ScalaAPI操作

KafkaStreams实现单词计数功能

教学方式

课堂教学以PPT讲授为主，并结合实际操作进行教学

教

学

过

程

第一、二课时

（消息队列简介、Kafka简介、Kafka的基本架构、Kafka工作流程、搭建Kafka集群）

一、复习巩固

教师通过上节课作业的完成情况，对学生吸收不好的知识点进行再次巩固讲解。

二、通过直接导入的方式导入新课

消息队列是分布式系统中用来存储消息的一个重要组件，可以使生产者和消费者并行的处理任务，不必等待对方的响应。Kafka是一种分布式发布订阅消息系统，它采用了高性能、可扩展和可靠性强的设计理念，被广泛应用于大规模数据处理和实时流处理场景中。在本节课中，我们将学习Kafka的基础知识，以及如何搭建Kafka集群。

三、新课讲解

知识点1-消息队列简介

教师通过PPT的方式讲解消息队列简介。

消息队列的主要应用场景

①异步处理

②系统解耦

③流量消峰

消息传递的两种模式

①点对点消息传递模式

②发布/订阅消息传递模式

知识点2-Kafka简介

教师通过PPT的方式讲解Kafka简介。

介绍Kafka的概念

介绍Kafka的优点

①高吞吐，低延迟

②扩展性

③持久性

④容错性

⑤支持多种语言

知识点3-Kafka的基本架构

教师通过PPT的方式讲解Kafka的基本架构。

介绍Kafka基本架构中核心组件的作用

Producer

Broker

Consumer

ZooKeeper

知识点4-Kafka工作流程

教师通过PPT的方式讲解Kafka工作流程。

生产者生产消息过程

消费者消费消息过程

知识点5-搭建Kafka集群

教师通过PPT结合实际操作的方式讲解搭建Kafka集群。

演示在虚拟机Hadoop1、Hadoop2和Hadoop3中搭建Kafka集群

下载Kafka安装包

上传Kafka安装包

安装Kafka

配置Kafka环境变量

修改配置文件

分发Kafka安装目录

启动ZooKeeper

启动Kafka服务

查看Kafka服务启动状态

四、归纳总结

教师回顾本节课所讲的内容，并通过提问的方式引导学生解答问题并给予指导。

五、布置作业

教师通过高校教辅平台（）布置本节课作业以及下节课的预习作业。

第三、四课时

（Kafka的Shell操作、Kafka的ScalaAPI操作、KafkaStreams概述、KafkaStreams实现单词计数功能）

一、复习巩固

教师通过上节课作业的完成情况，对学生吸收不好的知识点进行再次巩固讲解。

二、通过直接导入的方式导入新课

在上节课中，我们学习了如何搭建Kafka集群，并掌握了Kafka的基础知识。在这一节课中，我们将深入学习Kafka的相关操作，例如Kafka的Shell操作和Kafka的ScalaAPI操作。同时，我们还将介绍KafkaStreams，它是Kafka中一个流式计算框架，具有低延迟、高性能、高容错的特点，易于