Kafka - 技术栈

消息中间件对比：

1、吞吐、可靠性、性能

Kafka安装

Kafka对于zookeeper是强依赖，保存kafka相关的节点数据，所以安装Kafka之前必须先安装zookeeper

Docker安装zookeeper

下载镜像：

shell 复制代码

docker pull zookeeper:3.4.14

创建容器

shell 复制代码

docker run -d --name zookeeper -p 2181:2181 zookeeper:3.4.14

Docker安装kafka

下载镜像：

shell 复制代码

docker pull wurstmeister/kafka:2.12-2.3.1

创建容器

shell 复制代码

docker run -d --name kafka \
--env KAFKA_ADVERTISED_HOST_NAME=192.168.200.130 \
--env KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT=192.168.200.130:2181 \
--env KAFKA_ADVERTISED_LISTENERS=PLAINTEXT://192.168.200.130:9092 \
--env KAFKA_LISTENERS=PLAINTEXT://0.0.0.0:9092 \
--env KAFKA_HEAP_OPTS="-Xmx256M -Xms256M" \
--net=host wurstmeister/kafka:2.12-2.3.1

kafka入门

生产者发送消息，多个消费者只能有一个消费者接收到消息
生产者发送消息，多个消费者都可以接收到消息

（1）创建kafka-demo项目，导入依赖

xml 复制代码

<dependency>
    <groupId>org.apache.kafka</groupId>
    <artifactId>kafka-clients</artifactId>
</dependency>

（2）生产者发送消息

java 复制代码

package com.heima.kafka.sample;

import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;

import java.util.Properties;

/**
 * 生产者
 */
public class ProducerQuickStart {

    public static void main(String[] args) {
        //1.kafka的配置信息
        Properties properties = new Properties();
        //kafka的连接地址
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"192.168.200.130:9092");
        //发送失败，失败的重试次数
        properties.put(ProducerConfig.RETRIES_CONFIG,5);
        //消息key的序列化器
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        //消息value的序列化器
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        //2.生产者对象
        KafkaProducer<String,String> producer = new KafkaProducer<String, String>(properties);

        //封装发送的消息
        ProducerRecord<String,String> record = new ProducerRecord<String, String>("itheima-topic","100001","hello kafka");

        //3.发送消息
        producer.send(record);

        //4.关闭消息通道，必须关闭，否则消息发送不成功
        producer.close();
    }

}

（3）消费者接收消息

java 复制代码

package com.heima.kafka.sample;

import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords;
import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer;

import java.time.Duration;
import java.util.Collections;
import java.util.Properties;

/**
 * 消费者
 */
public class ConsumerQuickStart {

    public static void main(String[] args) {
        //1.添加kafka的配置信息
        Properties properties = new Properties();
        //kafka的连接地址
        properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "192.168.200.130:9092");
        //消费者组
        properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "group2");
        //消息的反序列化器
        properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
        properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");

        //2.消费者对象
        KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<String, String>(properties);

        //3.订阅主题
        consumer.subscribe(Collections.singletonList("itheima-topic"));

        //当前线程一直处于监听状态
        while (true) {
            //4.获取消息
            ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = consumer.poll(Duration.ofMillis(1000));
            for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) {
                System.out.println(consumerRecord.key());
                System.out.println(consumerRecord.value());
            }
        }

    }

}

kafka高可用设计

1、设计集群模式：

Kafka的服务器端由被称为 Broker 的服务进程构成，即一个 Kafka 集群由多个Broker 组成。当一个机器宕机了，另外一个机器就会替补上.

2、备份机制：

Kafka定义了两类副本

领导者副本(Leader Replica)
追随者副本 (Follower Replica)
追随者副本分为两类：
1、一种是ISR副本，同步保存
2、普通的副本，异步保存
出现主节点宕机，会先选ISR副本中的一个成为新的主节点，保证数据一致性，没有ISR节点，再从普通节点中挑选
针对全部节点宕机的情况，有两种策略：
1、等待第一个ISR副本，保证了数据的尽可能一致
2、等待一个复活的追随者，无论是ISR还是普通，提高系统的高可用性。

kafka生产者详解

1发送类型

同步发送

使用send()方法发送，它会返回一个Future对象，调用get()方法进行等待，就可以知道消息是否发送成功

java 复制代码

RecordMetadata recordMetadata = producer.send(kvProducerRecord).get();
System.out.println(recordMetadata.offset());

异步发送

调用send()方法，并指定一个回调函数，服务器在返回响应时调用函数

java 复制代码

//异步消息发送
producer.send(kvProducerRecord, new Callback() {
    @Override
    public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception e) {
        if(e != null){
            System.out.println("记录异常信息到日志表中");
        }
        System.out.println(recordMetadata.offset());
    }
});

2参数详解

代码的配置方式：

java 复制代码

//ack配置  消息确认机制
prop.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG,"all");

参数的选择说明

确认机制	说明
acks=0	生产者在成功写入消息之前不会等待任何来自服务器的响应,消息有丢失的风险，但是速度最快
acks=1（默认值）	只要集群首领节点收到消息，生产者就会收到一个来自服务器的成功响应
acks=all	只有当所有参与赋值的节点全部收到消息时，生产者才会收到一个来自服务器的成功响应

retries

生产者从服务器收到的错误有可能是临时性错误，在这种情况下，retries参数的值决定了生产者可以重发消息的次数，如果达到这个次数，生产者会放弃重试返回错误，默认情况下，生产者会在每次重试之间等待100ms

代码中配置方式：

java 复制代码

//重试次数
prop.put(ProducerConfig.RETRIES_CONFIG,10);

消息压缩

默认情况下，消息发送时不会被压缩。

代码中配置方式：

java 复制代码

//数据压缩
prop.put(ProducerConfig.COMPRESSION_TYPE_CONFIG,"lz4");

压缩算法	说明
snappy	占用较少的 CPU，却能提供较好的性能和相当可观的压缩比，如果看重性能和网络带宽，建议采用
lz4	占用较少的 CPU，压缩和解压缩速度较快，压缩比也很客观
gzip	占用较多的 CPU，但会提供更高的压缩比，网络带宽有限，可以使用这种算法

使用压缩可以降低网络传输开销和存储开销，而这往往是向 Kafka 发送消息的瓶颈所在。

kafka消费者

消息的有序性

方法：一个topic分区能保证自己的数据是按照先后消费的，但是不能保证跨分区消息处理的先后顺序。我么只能使用一个分区，在单分区种，消息可以保证严格顺序消费

提交和偏移量

自动提交：

当enable.auto.commit被设置为true，提交方式就是让消费者自动提交偏移量，每隔5秒消费者会自动把从poll0方法接收的最大偏移量提交上去，这样只是记录了规定时间内的最大偏移量，其实与数据提交的偏移量存在偏差，因此可能会出现数据的重复提交或者丢失

手动提交

当enableauto.commit被设置为false可以有以下三种提交方式

提交当前偏移量(同步提交)
异步提交
同步和异步组合提交

同步提交：commitSync()方法会一直尝试直至提交成功，如果提交失败也可以记录到错误日志里。

java 复制代码

while (true){
    ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(1000));
    for (ConsumerRecord<String, String> record : records) {
        System.out.println(record.value());
        System.out.println(record.key());
        try {
            consumer.commitSync();//同步提交当前最新的偏移量
        }catch (CommitFailedException e){
            System.out.println("记录提交失败的异常："+e);
        }

    }
}

异步提交：手动提交有一个缺点，那就是当发起提交调用时应用会阻塞。消息没有重试机制

java 复制代码

while (true){
    ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(1000));
    for (ConsumerRecord<String, String> record : records) {
        System.out.println(record.value());
        System.out.println(record.key());
    }
    consumer.commitAsync(new OffsetCommitCallback() {
        @Override
        public void onComplete(Map<TopicPartition, OffsetAndMetadata> map, Exception e) {
            if(e!=null){
                System.out.println("记录错误的提交偏移量："+ map+",异常信息"+e);
            }
        }
    });
}

同步和异步组合提交

异步提交也有个缺点，那就是如果服务器返回提交失败，异步提交不会进行重试。相比较起来，同步提交会进行重试直到成功或者最后抛出异常给应用。异步提交没有实现重试是因为，如果同时存在多个异步提交，进行重试可能会导致位移覆盖。

举个例子，假如我们发起了一个异步提交commitA，此时的提交位移为2000，随后又发起了一个异步提交commitB且位移为3000；commitA提交失败但commitB提交成功，此时commitA进行重试并成功的话，会将实际上将已经提交的位移从3000回滚到2000，导致消息重复消费。

java 复制代码

try {
    while (true){
        ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(1000));
        for (ConsumerRecord<String, String> record : records) {
            System.out.println(record.value());
            System.out.println(record.key());
        }
        consumer.commitAsync();
    }
}catch (Exception e){+
    e.printStackTrace();
    System.out.println("记录错误信息："+e);
}finally {
    try {
        consumer.commitSync();
    }finally {
        consumer.close();
    }
}

springboot整合kafka

1、在父类中的pop文件中导入依赖包

```xml
<!-- kafkfa -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.kafka</groupId>
    <artifactId>spring-kafka</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.kafka</groupId>
    <artifactId>kafka-clients</artifactId>
</dependency>

2、在需要用到kafka的微服务的naco中分别配置生产者和消费者配置

yaml 复制代码

spring:
  kafka:
    bootstrap-servers: 192.168.200.130:9092
    producer:
      retries: 10
      key-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
      value-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer

yaml 复制代码

spring:
  kafka:
    bootstrap-servers: 192.168.200.130:9092
    consumer:
      group-id: ${spring.application.name}
      key-deserializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer
      value-deserializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer

传递消息为对象

目前springboot整合后的kafka，因为序列化器是StringSerializer，这个时候如果需要传递对象可以有两种方式

方式一：可以自定义序列化器，对象类型众多，这种方式通用性不强，本章节不介绍

方式二：可以把要传递的对象进行转json字符串，接收消息后再转为对象即可，本项目采用这种方式

发送消息

java 复制代码

@GetMapping("/hello")
public String hello(){
    User user = new User();
    user.setUsername("xiaowang");
    user.setAge(18);

    kafkaTemplate.send("user-topic", JSON.toJSONString(user));

    return "ok";
}

接收消息

java 复制代码

package com.heima.kafka.listener;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.heima.kafka.pojo.User;
import org.springframework.kafka.annotation.KafkaListener;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.StringUtils;

@Component
public class HelloListener {

    @KafkaListener(topics = "user-topic")
    public void onMessage(String message){
        if(!StringUtils.isEmpty(message)){
            User user = JSON.parseObject(message, User.class);
            System.out.println(user);
        }

    }
}