快速搞定分布式Kafka

news2025/1/12 13:41:59

本文从kafka中的实际应用场景分析，讲述kafka的一些基本概念。再讲述zookeeper集群环境的构建；kafka的搭建以及脚本文件编写；最后是一个快速入门的demo.内容会比较多，希望大家能有所收获！

1.Kafka(MQ)实战应用场景剖析

Kafka（mq）应用场景
1、Kafka之异步化、服务解耦、削峰填谷
2、Kafka海量日志收集
3、Kafka之数据同步应用
4、Kafka之实时计算分析

Kafka异步化实战：
异步化解耦，消息推送，持久化存储保证数据可靠性，避免需要重传。
在这里插入图片描述
Kafka服务解耦，削峰填谷：
下单请求-redis实现库存校验(list存储)
在这里插入图片描述
实现服务解耦指的是请求和接收方可以是两个完全独立的系统；
通常消息队列是作为不同服务之间信息传递的桥梁。

KAFKA海量日志收集：(logstash日志解析)
在这里插入图片描述

KAFKA之数据同步实战：
在这里插入图片描述
KAFKA实时计算分析：
在这里插入图片描述

2.Kafka基础概念

1集群架构简介
在这里插入图片描述
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Topic主题与Partition分区(一对多的关系)
一个分区只能属于单个主题，同一个主题下可以有不同的分区。
分区里面包含不同的消息。分区可以理解为是一个可追加的日志文件。
Kafka可是通过offset保证消息在分区内的顺序性的。
路由规则有关分区区号，分区选择那个分区；
分区的目的是分散磁盘io；创建主题的时候也可以去制定分区的个数的。
通过增加分区，实现水平扩展

2副本概念(replica)
在这里插入图片描述
绿色p1是个主分片或主副本，
Broker2上的紫色p1是副本。副本分片。优点类似elasticsearch
通过replica，实现集群故障转移，保证了集群高可用。
用空间换取数据的高可靠性，稳定性。

3ISR详解
在这里插入图片描述
ISR集合的理解：数据录取及时进入ISR集合(比如p1s1的拉取时间为50ms，p1s2的pull时间为200ms，都小于规定超时时间1s。两者皆进入ISR.)跟数据一直性相关，副本从主副本的拉取时间
超时的话会进入OSR集合。
Leader副本(p1)主要是维护和跟踪ISR集合中的滞后状态。
ISR集合跟OSR集合是动态的。比如后面有消息来后，p1s2的时间超过规定时间1s，
则将p1s2放入OSR集合。
当p1宕机，一般是从ISR选取副本进行替代成为leader副本，即新的P1。

ISR只是模型，映射到实际的存储的一些基本概念。
HW:high watermark ,高水位线，消费者只能最多拉取到高水位线的消息
LEO：log end offset，日志文件的最后一条记录offset(偏移量)
ISR集合与HW和LEO直接存在着密不可分的关系
在这里插入图片描述
高水位线下一次需要拉取的数据是6
在这里插入图片描述
理解：当写入消息3和4时，此时leader已经成功写入，hw没变，
Leo变成4.HW没变是因为还没有完成数据同步，3和4目前consumer
目前还没有办法处理。
在这里插入图片描述
消息3同步的比较快，此时hw变成3.LEO变为4.
因为follower2对于数据同步的比较慢，所以暂定hw为3

3.构建zookeeper集群环境

在这里插入图片描述
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4.开机启动与连接工具介绍

实现开机自启动步骤：
cd /etc/rc.d/init.d/
Touch zookeeper
Chmod 777 zookeeper
vi zookeeper

开启启动zookeeper脚本：

#!/bin/bash

#chkconfig:2345 20 90

#description:zookeeper

#processname:zookeeper

export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_301
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
case $1 in
          start) su root /home/software5/zookeeper-3.6.2/bin/zkServer.sh start;;
          stop) su root /home/software5/zookeeper-3.6.2/bin/zkServer.sh stop;;
          status) su root /home/software5/zookeeper-3.6.2/bin/zkServer.sh status;;
          restart) su root /home/software5/zookeeper-3.6.2/bin/zkServer.sh restart;;
          *) echo "require start|stop|status|restart" ;;
esac

使用ZooInspector图形界面连接zookeeper。
使用到的命令：java -jar.\zookeeper-dev-ZooInspector.jar

5.Kafka环境搭建

Kafka版本：kafka_2.12
管控台：kafkaManager2.0.0.2
协调服务：zookeeper-3.4.6
Kafka环境验证(操作台控制)

Kafka环境搭建：
准备zookeeper环境(zookeeper-3.6.2)
下载kafka安装包：kafka
上传到虚拟机：/home/software6
解压到/usr/local目录下：
tar -zxvf kafka_2.12-2.1.0.tgz.gz -C /usr/local
重命名压缩的文件：mv kafka_2.12-2.1.0 kafka_2.12
修改kafka配置文件：

cd kafka_2.12/config
vi server.properties
  ## 修改内容：
  ## The id of the broker. This must be set to a unique integer for each broker
  broker.id=0
  port=9092
  host.name=192.168.11.221
  dvertised.host.name=192.168.11.221
  log.dirs=/usr/local/kafka_2.12/kafka-logs
  num.partitions=5
  zookeeper.connect=192.168.11.221:2181,192.168.11.222:2181,192.168.11.223:2181

创建kafka存储消息(log日志数据)的目录

mkdir /usr/local/kafka_2.12/kafka-logs

kafka配置成功，执行启动命令，启动kafka。

/usr/local/kafka_2.12/bin/kafka-server-start.sh  /usr/local/kafka_2.12/config/server.properties &
/usr/local/kafka_2.12/bin/kafka-server-start.sh /usr/local/kafka_2.12/config/server.properties &

Kafka-manager管控台搭建与脚本测试验证
安装kafka Manager可视化管控台：安装到192.168.56.107上
解压zip文件：
unzip kafka-manager-2.0.0.2.zip -d /usr/local
修改配置文件： vi /usr/local/kafka-manager-2.0.0.2/conf/appication.conf
修改的内容：
kafka-manager.zkhosts=“192.168.56.107:2181,192.168.56.110:2181,
192.168.56.111:2181”

192.168.56.107节点启动kafka manager 控制台
/usr/local/kafka-manager-2.0.0.2/bin/kafka-manager &

浏览器访问控制台：默认端口号是9000
http://192.168.56.107:9000/

集群验证：
通过控制台创建了一个topic为"test" 2个分区 1个副本

消费发送与接收验证
cd /usr/local/kafka_2.12/bin
## 启动发送消息的脚本
## --broker-list 192.168.11.221 指的是kafka broker的地址列表
## --topic test 指的是把消息发送到test主题
./kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.56.107:9092 --topic topic-quickstart
## 启动接收消息的脚本
./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.56.107:9092 --topic topic-serial

6.Kafka快速入门

Kafka急速入门:producer:
配置生产者参数属性，创建生产者对象；构建消息producerrecord
发送消息send；关闭生产者
Kafka快速入门：Consumer
配置消费者参数写构造消费者对象；订阅主题；
拉取消息并进行消费处理；提交消费偏移量，关闭消费者
kafka是通过序列化好的key然后去进行分区的。

Kafka急速入门:producer:

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.bfxy.kafka.api.Const;
import com.bfxy.kafka.api.User;
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer;

import java.util.Properties;

public class QuickStartProducer {
    public static void main(String[] args) {
        Properties properties = new Properties();

        //1.配置生产者启动的关键属性参数
        //1.1 BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,连接kafka集群服务列表，如果有多个，使用","进行分隔
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"192.168.56.107:9092");
        //1.2 CLIENT_ID_CONFIG: 这个属性的目的是标记kafka cilent的ID
        properties.put(ProducerConfig.CLIENT_ID_CONFIG,"quickstart-producer");
        //1.3对kafka的key和value做序列化(kafka只能识别二进制数据)
        //org.apache.kafka.common.serialization.Serialization

        //key;是kafka用于做消息投递计算具体投递到对应的主题的哪一个partition而需要的
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
        //value:实际发送消息的内容
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());

        //2.创建kafka生产者对象，传递properties属性参数集合
        KafkaProducer<String ,String> producer = new KafkaProducer<>(properties);

        //3.构造消息内容
        User user = new User("003","张飞");
        //需要将user对象转化为string,arg1:topic  arg2:实际消息体的内容
        ProducerRecord<String,String> record =
                new ProducerRecord<String,String>(Const.TOPIC_QUICKSTART,
                        JSON.toJSONString(user));

        //4.发送消息
        producer.send(record);

        //5.关闭生产者,生产环境中一般不关闭
        producer.close();

    }
}

Kafka快速入门：Consumer

import com.bfxy.kafka.api.Const;
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 org.apache.kafka.common.TopicPartition;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer;

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

/**
 * @author nly
 */
public class QuickStartConsumer {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Properties properties = new Properties();

        //1.配置属性参数
        properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "192.168.56.107:9092");
        //key;是kafka用于做消息投递计算具体投递到对应的主题的哪一个partition而需要的
        properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName());
        //value:实际发送消息的内容
        properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName());

        //非常重要的属性配置,与我们消费者订阅组有关系
        properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "topic-quickstart");
        //常规属性：会话连接超时时间
        properties.put(ConsumerConfig.SESSION_TIMEOUT_MS_CONFIG, 10000);
        //常规属性：消费者提交offset：自动提交&手工提交，默认是自动提交
        properties.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG,true);
        properties.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG,5000);

        //2.创建消费者对象
        KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<String, String>(properties);
        //3.订阅你感兴趣的主题:Const.TOPIC_QUICKSTART
        consumer.subscribe(Collections.singletonList(Const.TOPIC_QUICKSTART));

        System.err.println("quickstart consumer started ...");

        //4.采用拉取的方式消费数据
        while (true){
                 //等待多久进行一次数据的拉取
                 //拉取TOPIC_QUICKSTART主题里面所有的消息
                 //topic和partition是一对多的关系，一个topic可以有多个partition
                 ConsumerRecords<String,String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(3000));
                 //因为消息是在partition中存储的，所以需要遍历partition集合
                 for (TopicPartition topicPartition : records.partitions()){
                     //通过topicPartition获取制定的消息集合，就是获取到当前topicPartition下面所有的消息
                     // 在records对象中的数据集合
                     List<ConsumerRecord<String,String>> partitionRecords = records.records(topicPartition);
                     //获取到每一个TopicPartition
                     String topic =topicPartition.topic();
                     //获取当前topicPartition下的消息条数
                     int size = partitionRecords.size();

                     System.out.println(String.format("--- 获取topic： %s,  分区位置 : %s, 消息总数： %s",
                             topic,
                             topicPartition.partition(),
                             size));

                     for(int i = 0; i <  size; i++){
                         ConsumerRecord<String,String> consumerRecord = partitionRecords.get(i);
                         // 实际数据内容
                         String value = consumerRecord.value();
                         // 当前获取的消息的偏移量
                         long offset = consumerRecord.offset();
                         //ISR : High Watermark,如果要提交的话，比如提交当前消息的offset
                         //表示下一次从什么位置(offset)拉取消息
                         long commitOffset = offset + 1;

                         System.err.println(String.format("获取实际消息value： %s,  消息offset: %s, 提交offset： %s",
                                 value,offset,commitOffset));
                     }
                 }
             }
    }
}

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