Kafka - Kafka生产者|发送消息|分区策略|提高吞吐量|数据可靠性|数据去重|数据有序

news2025/1/11 4:16:37

文章目录

      • 1. Kafka 生产者
      • 2. 生产者发送消息
        • 1. 生产者异步发送消息
        • 2. 生产者异步发送消息带回调函数
        • 3. 生产者同步发送消息
      • 3. 生产者发送消息的分区策略
        • 1. Kafka 分区好处
        • 2. 分区器 DefaultPartitioner 和 ProducerRecord 源码
        • 3. 指定 partition 的情况
        • 4. 没有指定 partition 但指定 key 的情况
        • 5. 既没有指定 partition 也没有指定 key 的情况
        • 6. 自定义分区器
      • 4. 生产者如何提高吞吐量
      • 5. 生产者发送数据的可靠性
      • 6. 生产者发送数据去重
      • 7. 生产者发送数据有序

1. Kafka 生产者

在消息发送的过程中,涉及到了两个线程——main 线程和 Sender 线程。在 main 线程中创建了一个双端队列 RecordAccumulator。main 线程将消息发送给 RecordAccumulator,Sender 线程不断从 RecordAccumulator 中拉取消息发送到 Kafka Broker。

在这里插入图片描述

生产者重要参数列表:

  • bootstrap.servers:生产者连接集群所需的broker地址清单,可以设置1个或者多个,中间用逗号隔开。

  • key.serializer value.serializer:指定发送消息的 key 和 value 的序列化类型。一定要写全类名。

  • buffer.memory :RecordAccumulator 缓冲区总大小,默认 32m。

  • batch.size:缓冲区一批数据最大值,默认 16k。适当增加该值,可以提高吞吐量,但是如果该值设置太大,会导致数据传输延迟增加。

  • linger.ms :如果数据迟迟未达到 batch.size,sender 等待 linger.time之后就会发送数据。单位 ms,默认值是 0ms,表示没有延迟。生产环境建议该值大小为 5-100ms 之间。

  • acks:0:生产者发送过来的数据,不需要等数据落盘应答。1:生产者发送过来的数据,Leader 收到数据后应答。-1(all):生产者发送过来的数据,Leader+和 isr 队列里面的所有节点收齐数据后应答。默认值是-1,-1 和 all 是等价的。

  • retries:当消息发送出现错误的时候,系统会重发消息。retries 表示重试次数。默认是 int 最大值2147483647。如果设置了重试,还想保证消息的有序性,需要设置MAX_IN_FLIGHT_REQUESTS_PER_CONNECTION=1 否则在重试此失败消息的时候,其他的消息可能发送成功了。

  • retry.backoff.ms :两次重试之间的时间间隔,默认是 100ms

  • enable.idempotence:是否开启幂等性,默认 true,开启幂等性。

  • max.in.flight.requests.per.connection:允许最多没有返回 ack 的次数,默认为 5,开启幂等性
    要保证该值是 1-5 的数字。

  • compression.type:生产者发送的所有数据的压缩方式。默认是 none,也就是不压缩。支持压缩类型:none、gzip、snappy、lz4 和 zstd。

2. 生产者发送消息

1. 生产者异步发送消息

① 打开cmd命令行窗口,创建一个主题 topic_test:

F:\install\kafka\kafka_2.12-2.3.0\bin\windows>kafka-topics.bat 
                                                --create 
                                                --bootstrap-server localhost:9092 
                                                --replication-factor 1 
                                                -partitions 1 
                                                --topic topic-test

② Maven项目搭建,并导入依赖:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.hh</groupId>
    <artifactId>kafka</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.kafka</groupId>
            <artifactId>kafka-clients</artifactId>
            <version>3.0.0</version>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

③ kafka 生产者发送消息:

public class CustomProducer {
    public static void main(String[] args) {

        // kafka生产者属性配置
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        // kafka生产者发送消息,默认是异步发送方式
        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        for(int i=0;i<5;i++){
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test","message-" + i));
        }
        kafkaProducer.close();
    }
}

④ cmd命令行窗口开启 kafka 消息者,观察消费者是否接收到消息:

在这里插入图片描述

2. 生产者异步发送消息带回调函数

回调函数会在 producer 收到 ack 时调用,为异步调用,该方法有两个参数,分别是元数据信息(RecordMetadata)和异常信息(Exception),如果 Exception 为 null,说明消息发送成功,如果 Exception 不为 null,说明消息发送失败。

注意:消息发送失败会自动重试,不需要我们在回调函数中手动重试。

public class CustomProducerCallback {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // kafka生产者属性配置
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        // kafka生产者
        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        for(int i=0;i<5;i++){
            // 带回调函数发送消息
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test", "message-" + i), new Callback() {
                @Override
                public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception exception) {
                    if(exception==null){
                        // 消息发送成功
                        System.out.println("主题"+recordMetadata.topic()+"->"+"分区:"+recordMetadata.partition());
                    }else{
                        // 消息发送失败
                        exception.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            Thread.sleep(2);
        }
        // 关闭资源
        kafkaProducer.close();
    }
}

在这里插入图片描述

3. 生产者同步发送消息

只需在异步发送的基础上,再调用一下 get()方法即可。

public class CustomProducerSync {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // kafka生产者属性配置
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        // kafka生产者发送消息,默认是异步发送方式
        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        for(int i=0;i<5;i++){
            // kafka生产者发送消息,同步方式发送
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test","message-" + i)).get();
        }
        kafkaProducer.close();
    }
}

在这里插入图片描述

3. 生产者发送消息的分区策略

1. Kafka 分区好处

① 便于合理使用存储资源,每个Partition在一个Broker上存储,可以把海量的数据按照分区切割成一
块一块数据存储在多台Broker上。合理控制分区的任务,可以实现负载均衡的效果。

② 提高并行度,生产者可以以分区为单位发送数据;消费者可以以分区为单位进行消费数据。

在这里插入图片描述

2. 分区器 DefaultPartitioner 和 ProducerRecord 源码

① 默认的分区器 DefaultPartitioner 源码:

/**
 * The default partitioning strategy:
 * If a partition is specified in the record, use it
 * If no partition is specified but a key is present choose a partition based on a hash of the key
 * If no partition or key is present choose the sticky partition that changes when the batch is full.
 * 
 * See KIP-480 for details about sticky partitioning.
 */
public class DefaultPartitioner implements Partitioner {

    private final StickyPartitionCache stickyPartitionCache = new StickyPartitionCache();

    public void configure(Map<String, ?> configs) {}

    /**
     * Compute the partition for the given record.
     */
    public int partition(String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster) {
        return partition(topic, key, keyBytes, value, valueBytes, cluster, cluster.partitionsForTopic(topic).size());
    }

    /**
     * Compute the partition for the given record.
     */
    public int partition(String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster,
                         int numPartitions) {
        if (keyBytes == null) {
            return stickyPartitionCache.partition(topic, cluster);
        }
        // hash the keyBytes to choose a partition
        return Utils.toPositive(Utils.murmur2(keyBytes)) % numPartitions;
    }

    public void close() {}
    
    /**
     * If a batch completed for the current sticky partition, change the sticky partition. 
     * Alternately, if no sticky partition has been determined, set one.
     */
    public void onNewBatch(String topic, Cluster cluster, int prevPartition) {
        stickyPartitionCache.nextPartition(topic, cluster, prevPartition);
    }
}

② ProducerRecord 类源码:

public class ProducerRecord<K, V> {

    private final String topic;
    private final Integer partition;
    private final Headers headers;
    private final K key;
    private final V value;
    private final Long timestamp;

    /**
     * Creates a record with a specified timestamp to be sent to a specified topic and partition
     */
    public ProducerRecord(String topic, Integer partition, Long timestamp, K key, V value, Iterable<Header> headers) {
        // ...
    }

    /**
     * Creates a record with a specified timestamp to be sent to a specified topic and partition
     */
    public ProducerRecord(String topic, Integer partition, Long timestamp, K key, V value) {
        this(topic, partition, timestamp, key, value, null);
    }

    /**
     * Creates a record to be sent to a specified topic and partition
     */
    public ProducerRecord(String topic, Integer partition, K key, V value, Iterable<Header> headers) {
        this(topic, partition, null, key, value, headers);
    }
    
    /**
     * Creates a record to be sent to a specified topic and partition
     */
    public ProducerRecord(String topic, Integer partition, K key, V value) {
        this(topic, partition, null, key, value, null);
    }
    
    /**
     * Create a record to be sent to Kafka
     */
    public ProducerRecord(String topic, K key, V value) {
        this(topic, null, null, key, value, null);
    }
    
    /**
     * Create a record with no key
     */
    public ProducerRecord(String topic, V value) {
        this(topic, null, null, null, value, null);
    }
}
  • 在指明 partition 的情况下,直接将指明的值作为partition值,如partition=0,则将数据写入分区0;
  • 在没有指明 partition 的情况下,将key的hash值和topic的partition数进行取余得到partition值,例如key的hash值为5,topic的partition数为6,则key对应的value值写入分区1;
  • 既没有指明partition又没有执行key的情况下,afka采用Sticky Partition(黏性分区器),会随机选择一个分区,并尽可能一直使用该分区,待该分区的batch已满或者已完成,Kafka再随机一个分区进行使用(和上一次的分区不同),例如:第一次随机选择0号分区,等0号分区当前批次满了(默认16k)或者linger.ms设置的时间到, Kafka再随机一个分区进行使用(如果还是0会继续随机)。

3. 指定 partition 的情况

将数据发往指定 partition 的情况。

修改主题topic-test,增加分区数

# 修改主题,修改分区数为3
F:\install\kafka\kafka_2.12-2.3.0\bin\windows>kafka-topics.bat --alter --bootstrap-server localhost:9092  --topic topic-test --partitions 3

# 查看主题详情
F:\install\kafka\kafka_2.12-2.3.0\bin\windows>kafka-topics.bat --bootstrap-server localhost:9092 --describe  --topic topic-test

在这里插入图片描述

public class CustomProducerCallbackPartitions {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // kafka生产者属性配置
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        // kafka生产者
        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        for(int i=0;i<5;i++){
            // 构造方法:ProducerRecord(String topic, Integer partition, K key, V value)
            // 将key的value值发送到执行分区1
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test", 1,"","message-" + i), new Callback() {
                @Override
                public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception exception) {
                    if(exception==null){
                        // 消息发送成功
                        System.out.println("主题"+recordMetadata.topic()+"->"+"分区:"+recordMetadata.partition());
                    }else{
                        // 消息发送失败
                        exception.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            Thread.sleep(2);
        }
        // 关闭资源
        kafkaProducer.close();
    }
}

在这里插入图片描述

4. 没有指定 partition 但指定 key 的情况

将 key 的 hash 值与 topic 的 partition 数进行取余得到 partition 值。

public class CustomProducerCallbackPartitions {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // kafka生产者属性配置
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        // kafka生产者
        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        for(int i=0;i<5;i++){
            // 构造方法:public ProducerRecord(String topic, K key, V value)
            // 依次指定 key 值为 a,b,f ,数据 key 的 hash 值与 3 个分区求余,分别发往分区 1、2、0
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test", "f","message-" + i), new Callback() {
                @Override
                public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception exception) {
                    if(exception==null){
                        // 消息发送成功
                        System.out.println("主题"+recordMetadata.topic()+"->"+"分区:"+recordMetadata.partition());
                    }else{
                        // 消息发送失败
                        exception.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            Thread.sleep(2);
        }
        // 关闭资源
        kafkaProducer.close();
    }
}

key="a"时,在控制台查看结果:

在这里插入图片描述

key="b"时,在控制台查看结果:

在这里插入图片描述

key="f"时,在控制台查看结果:

在这里插入图片描述

5. 既没有指定 partition 也没有指定 key 的情况

public class CustomProducerCallbackPartitions {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // kafka生产者属性配置
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        // kafka生产者
        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        for(int i=0;i<5;i++){
            // 构造方法:public ProducerRecord(String topic, V value)
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test" ,"message-" + i), new Callback() {
                @Override
                public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception exception) {
                    if(exception==null){
                        // 消息发送成功
                        System.out.println("主题"+recordMetadata.topic()+"->"+"分区:"+recordMetadata.partition());
                    }else{
                        // 消息发送失败
                        exception.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            Thread.sleep(2);
        }
        // 关闭资源
        kafkaProducer.close();
    }
}

在这里插入图片描述

6. 自定义分区器

例如我们实现一个分区器实现,发送过来的数据中如果包含 atguigu,就发往 0 号分区,不包含 atguigu,就发往 1 号分区。

① 定义类实现 Partitioner 接口:

public class MyPartitioner implements Partitioner {
    /**
     *
     * @param topic 主题
     * @param key 消息的key
     * @param keyBytes 消息的key序列化之后的字节数组
     * @param value 消息的value
     * @param valueBytes 消息的value序列化之后的字节数组
     * @param cluster 集群元数据可以查看分区消息
     * @return
     */
    @Override
    public int partition(String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster) {
        // 获取消息
        String message= value.toString();
        int partition;
        if(message.contains("chahua")){
            partition = 0;
        }else{
            partition = 1;
        }
        return partition;
    }

    @Override
    public void close() {

    }

    @Override
    public void configure(Map<String, ?> configs) {

    }
}

② 使用分区器的方法,在生产者的配置中添加分区器参数:

public class CustomProducerCallbackPartitions {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // kafka生产者属性配置
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // 添加自定义分区器
        properties.put(ProducerConfig.PARTITIONER_CLASS_CONFIG,"com.hh.producer.MyPartitioner");

        // kafka生产者
        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        for(int i=0;i<5;i++){
            // 构造方法:public ProducerRecord(String topic, V value)
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test" ,"chahua-" + i), new Callback() {
                @Override
                public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception exception) {
                    if(exception==null){
                        // 消息发送成功
                        System.out.println("主题"+recordMetadata.topic()+"->"+"分区:"+recordMetadata.partition());
                    }else{
                        // 消息发送失败
                        exception.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            Thread.sleep(2);
        }
        // 关闭资源
        kafkaProducer.close();
    }
}

控制台查看消息发送的分区:

在这里插入图片描述

消费者消费消息:

F:\install\kafka\kafka_2.12-2.3.0\bin\windows>kafka-console-consumer.bat --bootstrap-server localhost:9092 --topic topic-test --from-beginning
chahua-0
chahua-1
chahua-2
chahua-3
chahua-4

4. 生产者如何提高吞吐量

修改以下参数:

  • batch.size:批次大小,默认16k

  • linger.ms:等待时间,修改为5-100ms

  • compression.type:压缩snappy

  • RecordAccumulator:缓冲区大小,修改为64m

public class CustomProducerParameters {
    public static void main(String[] args) {
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // batch.size:批次大小,默认为16k
        properties.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG,16384);
        // linger.ms:等待时间,默认为0
        properties.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG,1);
        // RecordAccumulator 缓冲区大小,默认为32M
        properties.put(ProducerConfig.BUFFER_MEMORY_CONFIG,33554432);
        // 压缩,默认为none,可以配置的值有:gzip、snappy、lz4、zstd
        properties.put(ProducerConfig.CONFIG_PROVIDERS_CONFIG,"snappy");

        // 创建生产者对象
        KafkaProducer<String,String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        // send方法发送消息
        for(int i=0;i<5;i++){
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test","hh-"+i));
        }

        // 关闭资源
        kafkaProducer.close();
    }
}

5. 生产者发送数据的可靠性

① 生产者发送消息流程:

在这里插入图片描述

② ack 应答原理 :

ack = 0 : 生产者发送过来的数据,不需要等数据落盘应答

在这里插入图片描述

ack = 1:生产者发送过来的数据,Leader收到数据后应答。

在这里插入图片描述

ack = -1(all):生产者发送过来的数据,Leader和ISR队列里面的所有节点收齐数据后应答。
在这里插入图片描述

③ Leader收到数据,所有Follower都开始同步数据,但有一个Follower,因为某种故障,迟迟不能与Leader进行同步,那这个问题怎么解决呢?

Leader维护了一个动态的in-sync replica set(ISR),意为和Leader保持同步的Follower+Leader集合(leader:0,isr:0,1,2)。如果Follower长时间未向Leader发送通信请求或同步数据,则该Follower将被踢出ISR。该时间阈值由replica.lag.time.max.ms参数设定,默认30s。例如2超时,(leader:0, isr:0,1)。这样就不用等长期联系不上或者已经故障的节点。

如果分区副本设置为 1个 ,或者ISR里应答的最小副本数量( min.insync.replicas 默认为1)设置为1,和ack=1的效果是一样的,仍然有丢数的风险(leader:0,isr:0)。

④ 数据完全可靠条件 = ACK级别设置为-1 + 分区副本大于等于2 + ISR里应答的最小副本数量大于等于2

⑤ 可靠性总结:

acks=0,生产者发送过来数据就不管了,可靠性差,效率高;
acks=1,生产者发送过来数据Leader应答,可靠性中等,效率中等;
acks=-1,生产者发送过来数据Leader和ISR队列里面所有Follwer应答,可靠性高,效率低;

在生产环境中,acks=0很少使用;acks=1,一般用于传输普通日志,允许丢个别数据;acks=-1,一般用于传输和钱相关的数据,对可靠性要求比较高的场景。

⑥ 数据重复分析:

ack = -1:生产者发送过来的数据,Leader和ISR队列里面的所有节点收齐数据后应答。

在这里插入图片描述

生产者发送消息Hello,Leader收到消息并同步给了Follower,但是在ack应答时Leader挂掉了,ack失败。于是重新选择一个Leader,由于ack失败,生产者会再发送一个消息Hello给Leader,导致数据重复。

⑦ 代码中配置ack应答机制:

https://kafka.apache.org/documentation/#api

public class CustomProducerAck {
    public static void main(String[] args) {
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // 设置acks
        properties.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG,"all");
        // 重试次数 retries,默认是int最大值
        properties.put(ProducerConfig.RECEIVE_BUFFER_CONFIG,3);

        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);

        for(int i=0;i<5;i++){
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test","haha"));
        }
        kafkaProducer.close();
    }
}

6. 生产者发送数据去重

  • 至少一次= ACK级别设置为-1 + 分区副本大于等于2 + ISR里应答的最小副本数量大于等于2;可以保证数据不丢失,但是不能保证数据不重复。

  • 最多一次= ACK级别设置为0;可以保证数据不重复,但是不能保证数据不丢失。

  • 精确一次:对于一些非常重要的信息,比如和钱相关的数据,要求数据既不能重复也不丢失。Kafka 0.11版本以后,引入了一项重大特性:幂等性和事务。

① 幂等性:

幂等性就是指Producer不论向Broker发送多少次重复数据,Broker端都只会持久化一条,保证了不重复。

精确一次 = 幂等性 + 至少一次( ack=-1 + 分区副本数>=2 + ISR最小副本数量>=2) 。

重复数据的判断标准:具有<PID, Partition, SeqNumber>相同主键的消息提交时,Broker只会持久化一条。其
中PID是Kafka每次重启都会分配一个新的;Partition 表示分区号;Sequence Number是单调自增的。所以幂等性只能保证的是在单分区单会话内不重复。

在这里插入图片描述

如何使用幂等性:开启参数 enable.idempotence 默认为 true,false 关闭。

public class CustomProducerAck {
    public static void main(String[] args) {
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // 设置acks
        properties.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG,"all");
        // 重试次数 retries,默认是int最大值
        properties.put(ProducerConfig.RECEIVE_BUFFER_CONFIG,3);
        // 开启幂等性
        properties.put(ProducerConfig.ENABLE_IDEMPOTENCE_CONFIG,true);

        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);

        for(int i=0;i<5;i++){
            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test","haha"));
        }
        kafkaProducer.close();
    }
}

② 生产者事务:

尽管开启了幂等性,但是kafka挂掉重启后仍然会导致数据重复,因为其PID在Kafka每次重启都会分配一个新的,因此还需要使用事务。

说明:开启事务,必须开启幂等性。

在这里插入图片描述

Kafka 的事务一共有如下 5 个 API

// 1 初始化事务
void initTransactions();
// 2 开启事务
void beginTransaction() throws ProducerFencedException;
// 3 在事务内提交已经消费的偏移量(主要用于消费者)
void sendOffsetsToTransaction(Map<TopicPartition, OffsetAndMetadata> offsets,
                              String consumerGroupId) throws ProducerFencedException;
// 4 提交事务
void commitTransaction() throws ProducerFencedException;
// 5 放弃事务(类似于回滚事务的操作)
void abortTransaction() throws ProducerFencedException;

单个 Producer,使用事务保证消息的仅一次发送:

public class CustomProducerTransactions {
    public static void main(String[] args) {
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"localhost:9092");
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // 开启幂等性
        properties.put(ProducerConfig.ENABLE_IDEMPOTENCE_CONFIG,true);
        // 设置事务 id(必须),事务 id 任意起名
        properties.put(ProducerConfig.TRANSACTIONAL_ID_CONFIG,"transaction_id_0");

        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
        // 初始化事务
        kafkaProducer.initTransactions();
        // 开启事务
        kafkaProducer.beginTransaction();
        try {
            for(int i=0;i<5;i++){
                kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("topic-test","jiang"));
            }
            int i = 1/0;
            // 提交事务
            kafkaProducer.commitTransaction();
        }catch (Exception e){
            // 终止事务
            kafkaProducer.abortTransaction();
        }finally {
            // 关闭资源
            kafkaProducer.close();
        }
    }
}

7. 生产者发送数据有序

在这里插入图片描述

kafka在1.x版本之前保证数据单分区有序,条件如下:

max.in.flight.requests.per.connection=1(不需要考虑是否开启幂等性)。

kafka在1.x及以后版本保证数据单分区有序,条件如下:

未开启幂等性:max.in.flight.requests.per.connection需要设置为1。

开启幂等性:max.in.flight.requests.per.connection需要设置小于等于5。

因为在kafka1.x以后,启用幂等后,kafka服务端会缓存producer发来的最近5个request的元数据,故无论如何,都可以保证最近5个request的数据都是有序的。

在这里插入图片描述

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