猿创征文｜kafka从零到1的全过程

Posted 2023-03-02 香菜+

最近公司做了技术选型，基于效率的原因最后选定的mq是kafka，之前用过rocketmq，但是没用过kafka，学习一下，记录一下

Kafka 是一种高吞吐量、分布式、基于发布/订阅的消息系统，最初由 LinkedIn 公司开发，使用Scala 语言编写，目前是Apache 的开源项目。

1、kafka的架构

kafka的架构和常规的mq 是一样的，producer，consumer，kafka broker ，简单说明下

• Producer：消息⽣产者，向 Kafka Broker 发消息的客户端。
• Consumer：消息消费者，从 Kafka Broker 取消息的客户端。Kafka支持持久化，生产者退出后，未消费的消息仍可被消费。

• Broker：⼀台 Kafka 机器就是⼀个 Broker。⼀个集群(kafka cluster)由多个 Broker 组成。⼀个 Broker 可以容纳多个 Topic。
• Message：消息是Kafka中最基本的数据单元，主要由key和value构成；真正有效的消息是value数据，key只作为消息路由分区使用，kafka根据key决定将当前消息存储在哪个分区。

在Kafka中，客户端和服务器之间的通信是通过简单，高性能，语言无关的TCP协议完成的

2、kafka重要组件

topic：消息类别，Kafka 按照topic 来分类消息(即使如此，kafka仍然有点对点和广播发布类型)

partition：topic 的分区，一个 topic 可以包含多个 partition，topic 消息保存在各个partition 上zookeeper

Consumer Group：消费者分组，每个Consumer 必须属于一个 group

zookeeper：kafka集群依赖zookeeper来保存集群的的元信息，来保证系统的可用性

3、kafka消息流程

ZooKeeper用于分布式系统的协调，Kafka使用ZooKeeper也是基于相同的原因。ZooKeeper主要用来协调Kafka的各个broker，不仅可以实现broker的负载均衡，而且当增加了broker或者某个broker故障了，ZooKeeper将会通知生产者和消费者，这样可以保证整个系统正常运转。

每个分区都有 一个leader以及0个或者多个follower，在创建topic的时，kafka会将不同分区的leader均匀的分配在每个broker上。

比如主题test有partition1，partition2，partition3共3个分区，其中partition1有3个副本，一个leader，两个follower。

正常使用kafka是感觉不到leader，follower的存在的，所有的读写操作都是由leader处理，

而所有的follower都复制leader的日志数据文件，如果leader出现故障时，follower就会被选举为leader。所以，可以这样说：

kafka中的leader负责处理读写操作，而follower只负责副本数据的同步如果leader出现故障，其他follower会被重新选举为leader，follower像一个consumer一样，拉取leader对应分区的数据，并保存到日志数据文件中。

4、demo

说了这么多自己搞一下吧，来点代码

pom.xml 增加依赖

<dependency>
   <groupId>org.springframework.kafka</groupId>
   <artifactId>spring-kafka</artifactId>
</dependency>

在application.yml中增加配置

spring:
  application:
    name: transferApp
  kafka:
    bootstrap-servers: 172.26.1.202:9092
    producer: # producer 生产者
      retries: 0 # 重试次数
      acks: 1 # 应答级别:多少个分区副本备份完成时向生产者发送ack确认(可选0、1、all/-1)
      batch-size: 16384 # 批量大小
      buffer-memory: 33554432 # 生产端缓冲区大小
      key-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer

KafkaProducerService 工具类，可以在其他的地方使用。

@Slf4j
@Service
public class KafkaProducerService 
    @Autowired
    private KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate;
    public void sendMessageSync(String topic, String key, String message) throws Exception 
        //可以指定最长等待时间，也可以不指定
        kafkaTemplate.send(topic, message).get(10, TimeUnit.SECONDS);
        log.info("sendMessageSync => topic: , key: , message: ", topic, key, message);
        //指定key，kafka根据key进行hash，决定存入哪个partition
//        kafkaTemplate.send(topic, key, message).get(10, TimeUnit.SECONDS);
        //存入指定partition
//        kafkaTemplate.send(topic, 0, key, message).get(10, TimeUnit.SECONDS);
    

5、几个学的过程中的困惑点

1.zooKeeper 的使用

zookeeper 在开始的时候没懂有什么用，因为自己没有想到集群的问题，有集群一定要有manager，所以zooKeeper 就是扮演这个角色，进行调度管理，

可以类比rocketmq 中的nameserver，但是据说在新版本中取消了zookeeper，自己重写了一个类似的

2、Consumer个数与分区数的关系

topic下的一个分区只能被同一个consumer group下的一个consumer线程来消费，但反之并不成立，即一个consumer线程可以消费多个分区的数据，比如Kafka提供的ConsoleConsumer，默认就只是一个线程来消费所有分区的数据。

即分区数决定了同组消费者个数的上限。如果你的分区数是N，那么最好线程数也保持为N，这样通常能够达到最大的吞吐量。超过N的配置只是浪费系统资源，因为多出的线程不会被分配到任何分区。

3、Consumer消费Partition的分配策略

Kafka提供的两种分配策略： range和roundrobin，由参数partition.assignment.strategy指定，默认是range策略。当以下事件发生时，Kafka 将会进行一次分区分配：

一个 Consumer Group 内新增消费者

消费者离开当前所属的Consumer Group，包括shuts down 或 crashes

4、kafka的一些配置参数

linger.ms

因为producer发布消息会批量合并，批量会有个队列，如果队列满了就会立即发送出去，如果不满则等待，如果等待时间超过了linger.ms，则立即发送

bootstrap.servers

broker集群地址，可以设置一到多个，建议至少设置为2个，若在应用程序启动的时候，一个broker节点宕机，还可以对另一个已提供节点进行连接。

retries

生产者重试次数，默认值为0。发送消息可能失败导致broker没有收到，比如网络抖动、leader副本选举等，生产者可以配置retries的值，

如果重试达到设定次数，生产者才会放弃重试并抛出异常。

6、Kafka 缺点？

由于是批量发送，数据并非真正的实时；

•不支持mqtt协议；

•不支持物联网传感数据直接接入；

•仅支持统一分区内消息有序，无法实现全局消息有序；

•监控不完善，需要安装插件；

•依赖zookeeper进行元数据管理；