一、基本概念
介绍 Kafka是一个分布式的、可分区的、可复制的消息系统。它提供了普通消息系统的功能,但具有自己独特的设计。 这个独特的设计是什么样的呢? 首先让我们看几个基本的消息系统术语: Kafka将消息以topic为单位进行归纳。 将向Kafka topic发布消息的程序成为producers. 将预订topics并消费消息的程序成为consumer. Kafka以集群的方式运行,可以由一个或多个服务组成,每个服务叫做一个broker. producers通过网络将消息发送到Kafka集群,集群向消费者提供消息,如下图所示:
客户端和服务端通过TCP协议通信。Kafka提供了Java客户端,并且对多种语言都提供了支持。 Topics 和Logs 先来看一下Kafka提供的一个抽象概念:topic. 一个topic是对一组消息的归纳。对每个topic,Kafka 对它的日志进行了分区,如下图所示:
每个分区都由一系列有序的、不可变的消息组成,这些消息被连续的追加到分区中。分区中的每个消息都有一个连续的序列号叫做offset,用来在分区中唯一的标识这个消息。 在一个可配置的时间段内,Kafka集群保留所有发布的消息,不管这些消息有没有被消费。比如,如果消息的保存策略被设置为2天,那么在一个消息被发布的两天时间内,它都是可以被消费的。之后它将被丢弃以释放空间。Kafka的性能是和数据量无关的常量级的,所以保留太多的数据并不是问题。 实际上每个consumer唯一需要维护的数据是消息在日志中的位置,也就是offset.这个offset有consumer来维护:一般情况下随着consumer不断的读取消息,这offset的值不断增加,但其实consumer可以以任意的顺序读取消息,比如它可以将offset设置成为一个旧的值来重读之前的消息。 以上特点的结合,使Kafka consumers非常的轻量级:它们可以在不对集群和其他consumer造成影响的情况下读取消息。你可以使用命令行来"tail"消息而不会对其他正在消费消息的consumer造成影响。 将日志分区可以达到以下目的:首先这使得每个日志的数量不会太大,可以在单个服务上保存。另外每个分区可以单独发布和消费,为并发操作topic提供了一种可能。 分布式 每个分区在Kafka集群的若干服务中都有副本,这样这些持有副本的服务可以共同处理数据和请求,副本数量是可以配置的。副本使Kafka具备了容错能力。 每个分区都由一个服务器作为“leader”,零或若干服务器作为“followers”,leader负责处理消息的读和写,followers则去复制leader.如果leader down了,followers中的一台则会自动成为leader。集群中的每个服务都会同时扮演两个角色:作为它所持有的一部分分区的leader,同时作为其他分区的followers,这样集群就会据有较好的负载均衡。 Producers Producer将消息发布到它指定的topic中,并负责决定发布到哪个分区。通常简单的由负载均衡机制随机选择分区,但也可以通过特定的分区函数选择分区。使用的更多的是第二种。 Consumers 发布消息通常有两种模式:队列模式(queuing)和发布-订阅模式(publish-subscribe)。队列模式中,consumers可以同时从服务端读取消息,每个消息只被其中一个consumer读到;发布-订阅模式中消息被广播到所有的consumer中。Consumers可以加入一个consumer 组,共同竞争一个topic,topic中的消息将被分发到组中的一个成员中。同一组中的consumer可以在不同的程序中,也可以在不同的机器上。如果所有的consumer都在一个组中,这就成为了传统的队列模式,在各consumer中实现负载均衡。如果所有的consumer都不在不同的组中,这就成为了发布-订阅模式,所有的消息都被分发到所有的consumer中。更常见的是,每个topic都有若干数量的consumer组,每个组都是一个逻辑上的“订阅者”,为了容错和更好的稳定性,每个组由若干consumer组成。这其实就是一个发布-订阅模式,只不过订阅者是个组而不是单个consumer。
由两个机器组成的集群拥有4个分区 (P0-P3) 2个consumer组. A组有两个consumerB组有4个 相比传统的消息系统,Kafka可以很好的保证有序性。 传统的队列在服务器上保存有序的消息,如果多个consumers同时从这个服务器消费消息,服务器就会以消息存储的顺序向consumer分发消息。虽然服务器按顺序发布消息,但是消息是被异步的分发到各consumer上,所以当消息到达时可能已经失去了原来的顺序,这意味着并发消费将导致顺序错乱。为了避免故障,这样的消息系统通常使用“专用consumer”的概念,其实就是只允许一个消费者消费消息,当然这就意味着失去了并发性。 在这方面Kafka做的更好,通过分区的概念,Kafka可以在多个consumer组并发的情况下提供较好的有序性和负载均衡。将每个分区分只分发给一个consumer组,这样一个分区就只被这个组的一个consumer消费,就可以顺序的消费这个分区的消息。因为有多个分区,依然可以在多个consumer组之间进行负载均衡。注意consumer组的数量不能多于分区的数量,也就是有多少分区就允许多少并发消费。 Kafka只能保证一个分区之内消息的有序性,在不同的分区之间是不可以的,这已经可以满足大部分应用的需求。如果需要topic中所有消息的有序性,那就只能让这个topic只有一个分区,当然也就只有一个consumer组消费它。 二、环境搭建 Step 1: 下载Kafka 点击下载最新的版本并解压. > tar -xzf kafka_2.9.2-0.8.1.1.tgz > cd kafka_2.9.2-0.8.1.1 复制代码 Step 2: 启动服务 Kafka用到了Zookeeper,所有首先启动Zookper,下面简单的启用一个单实例的Zookkeeper服务。可以在命令的结尾加个&符号,这样就可以启动后离开控制台。 > bin/zookeeper-server-start.sh config/zookeeper.properties & [2013-04-22 15:01:37,495] INFO Reading configuration from: config/zookeeper.properties (org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerConfig) ... 复制代码 现在启动Kafka: > bin/kafka-server-start.sh config/server.properties [2013-04-22 15:01:47,028] INFO Verifying properties (kafka.utils.VerifiableProperties) [2013-04-22 15:01:47,051] INFO Property socket.send.buffer.bytes is overridden to 1048576 (kafka.utils.VerifiableProperties) ... 复制代码 Step 3: 创建 topic 创建一个叫做“test”的topic,它只有一个分区,一个副本。 > bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper localhost:2181 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic test 复制代码 可以通过list命令查看创建的topic: > bin/kafka-topics.sh --list --zookeeper localhost:2181 test 复制代码 除了手动创建topic,还可以配置broker让它自动创建topic. Step 4:发送消息. Kafka 使用一个简单的命令行producer,从文件中或者从标准输入中读取消息并发送到服务端。默认的每条命令将发送一条消息。 运行producer并在控制台中输一些消息,这些消息将被发送到服务端: > bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic test This is a messageThis is another message 复制代码 ctrl+c可以退出发送。 Step 5: 启动consumer Kafka also has a command line consumer that will dump out messages to standard output. Kafka也有一个命令行consumer可以读取消息并输出到标准输出: > bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper localhost:2181 --topic test --from-beginning This is a message This is another message 复制代码 你在一个终端中运行consumer命令行,另一个终端中运行producer命令行,就可以在一个终端输入消息,另一个终端读取消息。 这两个命令都有自己的可选参数,可以在运行的时候不加任何参数可以看到帮助信息。 Step 6: 搭建一个多个broker的集群 刚才只是启动了单个broker,现在启动有3个broker组成的集群,这些broker节点也都是在本机上的: 首先为每个节点编写配置文件: > cp config/server.properties config/server-1.properties > cp config/server.properties config/server-2.properties 复制代码 在拷贝出的新文件中添加以下参数: config/server-1.properties: broker.id=1 port=9093 log.dir=/tmp/kafka-logs-1 复制代码 config/server-2.properties: broker.id=2 port=9094 log.dir=/tmp/kafka-logs-2 复制代码 broker.id在集群中唯一的标注一个节点,因为在同一个机器上,所以必须制定不同的端口和日志文件,避免数据被覆盖。 We already have Zookeeper and our single node started, so we just need to start the two new nodes: 刚才已经启动可Zookeeper和一个节点,现在启动另外两个节点: > bin/kafka-server-start.sh config/server-1.properties & ... > bin/kafka-server-start.sh config/server-2.properties & ... 复制代码 创建一个拥有3个副本的topic: > bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper localhost:2181 --replication-factor 3 --partitions 1 --topic my-replicated-topic 复制代码 现在我们搭建了一个集群,怎么知道每个节点的信息呢?运行“"describe topics”命令就可以了: > bin/kafka-topics.sh --describe --zookeeper localhost:2181 --topic my-replicated-topic 复制代码 Topic:my-replicated-topic PartitionCount:1 ReplicationFactor:3 Configs: Topic: my-replicated-topic Partition: 0 Leader: 1 Replicas: 1,2,0 Isr: 1,2,0 复制代码 下面解释一下这些输出。第一行是对所有分区的一个描述,然后每个分区都会对应一行,因为我们只有一个分区所以下面就只加了一行。 leader:负责处理消息的读和写,leader是从所有节点中随机选择的. replicas:列出了所有的副本节点,不管节点是否在服务中. isr:是正在服务中的节点. 在我们的例子中,节点1是作为leader运行。 向topic发送消息: > bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic my-replicated-topic 复制代码 ... my test message 1my test message 2^C 复制代码 消费这些消息: > bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper localhost:2181 --from-beginning --topic my-replicated-topic ... my test message 1 my test message 2 ^C 测试一下容错能力.Broker 1作为leader运行,现在我们kill掉它: > ps | grep server-1.properties7564 ttys002 0:15.91 /System/Library/Frameworks/JavaVM.framework/Versions/1.6/Home/bin/java... > kill -9 7564 复制代码 另外一个节点被选做了leader,node 1 不再出现在 in-sync 副本列表中: > bin/kafka-topics.sh --describe --zookeeper localhost:218192 --topic my-replicated-topic Topic:my-replicated-topic PartitionCount:1 ReplicationFactor:3 Configs: Topic: my-replicated-topic Partition: 0 Leader: 2 Replicas: 1,2,0 Isr: 2,0 复制代码 虽然最初负责续写消息的leader down掉了,但之前的消息还是可以消费的: > bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper localhost:2181 --from-beginning --topic my-replicated-topic ... my test message 1 my test message 2 复制代码 看来Kafka的容错机制还是不错的。
三、搭建Kafka开发环境 我们搭建了kafka的服务器,并可以使用Kafka的命令行工具创建topic,发送和接收消息。下面我们来搭建kafka的开发环境。 添加依赖 搭建开发环境需要引入kafka的jar包,一种方式是将Kafka安装包中lib下的jar包加入到项目的classpath中,这种比较简单了。不过我们使用另一种更加流行的方式:使用maven管理jar包依赖。 创建好maven项目后,在pom.xml中添加以下依赖: org.apache.kafka kafka_2.10 0.8.0 复制代码 添加依赖后你会发现有两个jar包的依赖找不到。没关系我都帮你想好了,点击这里下载这两个jar包,解压后你有两种选择,第一种是使用mvn的install命令将jar包安装到本地仓库,另一种是直接将解压后的文件夹拷贝到mvn本地仓库的com文件夹下,比如我的本地仓库是d:\mvn,完成后我的目录结构是这样的:
配置程序 首先是一个充当配置文件作用的接口,配置了Kafka的各种连接参数: package com.sohu.kafkademon; public interface KafkaProperties { final static String zkConnect = "10.22.10.139:2181"; final static String groupId = "group1"; final static String topic = "topic1"; final static String kafkaServerURL = "10.22.10.139"; final static int kafkaServerPort = 9092; final static int kafkaProducerBufferSize = 64 * 1024; final static int connectionTimeOut = 20000; final static int reconnectInterval = 10000; final static String topic2 = "topic2"; final static String topic3 = "topic3"; final static String clientId = "SimpleConsumerDemoClient"; } 复制代码 producer package com.sohu.kafkademon; import java.util.Properties; import kafka.producer.KeyedMessage; import kafka.producer.ProducerConfig; public class KafkaProducer extends Thread { private final kafka.javaapi.producer.Producer producer; private final String topic; private final Properties props = new Properties(); public Ka 完整的项目源码来源 欢迎大家一起学习研究相关技术,源码获取请加求求:2670716182 |