Kafka【基础入门】

本文涉及的产品
日志服务 SLS,月写入数据量 50GB 1个月
简介: Kafka【基础入门】

二、Kafka 的特点

可靠性: 分布式, 分区 , 复制 和容错等


可扩展性: kakfa消息传递系统轻松缩放, 无需停机


耐用性: kafka使用分布式提交日志, 这个意味着消息会尽可能快速的保存在磁盘上, 因此它是持久的


高性能: kafka对于发布和订阅消息都具有高吞吐量, 即使存储了许多TB的消息, 他也爆出稳定的性能- kafka非常快: 保证零停机和零数据丢失



三、Kafka 的相关基础概念

1、生产者与消费者


对于 Kafka 来说客户端有两种基本类型:生产者(Producer)和消费者(Consumer)。除此之外,还有用来做数据集成的 Kafka Connect API 和流式处理的 Kafka Streams 等高阶客户端,但这些高阶客户端底层仍然是生产者和消费者API,它们只不过是在上层做了封装。

这很容易理解,生产者(也称为发布者)创建消息,而消费者(也称为订阅者)负责消费或读取消息。

 

2、主题(Topic)与分区(Partition)

在 Kafka 中,消息以主题(Topic)来分类,每一个主题都对应一个「消息队列」,这有点儿类似于数据库中的表。但是如果我们把所有同类的消息都塞入到一个“中心”队列中,势必缺少可伸缩性,无论是生产者/消费者数目的增加,还是消息数量的增加,都可能耗尽系统的性能或存储。


我们使用一个生活中的例子来说明:


现在 A 城市生产的某商品需要运输到 B 城市,走的是公路,那么单通道的高速公路不论是在「A 城市商品增多」还是「现在 C 城市也要往 B 城市运输东西」这样的情况下都会出现「吞吐量不足」的问题。所以我们现在引入分区(Partition)的概念,类似“允许多修几条道”的方式对我们的主题完成了水平扩展。



3、Broker 和集群(Cluster)

一个 Kafka 服务器也称为 Broker,它接受生产者发送的消息并存入磁盘;Broker 同时服务消费者拉取分区消息的请求,返回目前已经提交的消息。使用特定的机器硬件,一个 Broker 每秒可以处理成千上万的分区和百万量级的消息。(现在动不动就百万量级..我特地去查了一把,好像确实集群的情况下吞吐量挺高的..摁..)


若干个 Broker 组成一个集群(Cluster),其中集群内某个 Broker 会成为集群控制器(Cluster Controller),它负责管理集群,包括分配分区到 Broker、监控 Broker 故障等。在集群内,一个分区由一个 Broker 负责,这个 Broker 也称为这个分区的 Leader;当然一个分区可以被复制到多个 Broker 上来实现冗余,这样当存在 Broker 故障时可以将其分区重新分配到其他 Broker 来负责。下图是一个样例:

Kafka 的一个关键性质是日志保留(retention),我们可以配置主题的消息保留策略,譬如只保留一段时间的日志或者只保留特定大小的日志。当超过这些限制时,老的消息会被删除。我们也可以针对某个主题单独设置消息过期策略,这样对于不同应用可以实现个性化。

4、多集群

随着业务发展,我们往往需要多集群,通常处于下面几个原因:


基于数据的隔离;

基于安全的隔离;

多数据中心(容灾)

当构建多个数据中心时,往往需要实现消息互通。举个例子,假如用户修改了个人资料,那么后续的请求无论被哪个数据中心处理,这个更新需要反映出来。又或者,多个数据中心的数据需要汇总到一个总控中心来做数据分析。


上面说的分区复制冗余机制只适用于同一个 Kafka 集群内部,对于多个 Kafka 集群消息同步可以使用 Kafka 提供的 MirrorMaker 工具。本质上来说,MirrorMaker 只是一个 Kafka 消费者和生产者,并使用一个队列连接起来而已。它从一个集群中消费消息,然后往另一个集群生产消息。



四、Kafka 的主要应用场景

1、指标分析:  kafka通常用于操作监控数据, 这设计聚合来自分布式应用程序和统计信息, 以产生操作的数据集中反馈


2、日志聚合解决方法: kafka可用于跨组织从多个服务器收集日志, 并使他们一标准的合适提供给多个服务器


3、流式处理:  流式的处理框架(spark, storm , flink) 从主题中读取数据, 对其进行处理, 并将处理后的结果数据写入新的主题, 供用户和应用程序使用, kafka的强耐久性在流处理的上下文中也非常的有用



五、Kafka 的架构说明


 

Kafka Cluster:由多个服务器组成。每个服务器单独的名字broker(掮客)。

kafka broker:kafka集群中包含的服务器Kafka Producer:消息生产者、发布消息到 kafka 集群的终端或服务。


Kafka consumer:消息消费者、负责消费数据。


Kafka Topic: 主题,一类消息的名称。存储数据时将一类数据存放在某个topci下,消费数据也是消费一类数据。        


        订单系统:创建一个topic,叫做order。        


        用户系统:创建一个topic,叫做user。        


        商品系统:创建一个topic,叫做product。


注意:Kafka的元数据都是存放在zookeeper中。

 

 

六:Kafka 有四个核心API

它们分别是:

Producer API,它允许应用程序向一个或多个 topics 上发送消息记录。

Consumer API,允许应用程序订阅一个或多个 topics 并处理为其生成的记录流。

Streams API,它允许应用程序作为流处理器,从一个或多个主题中消费输入流并为其生成输出流,有效的将输入流转换为输出流。

Connector API,它允许构建和运行将 Kafka 主题连接到现有应用程序或数据系统的可用生产者和消费者。

 

总结

Apache Kafka是一个分布式发布-订阅消息系统和一个强大的队列,可以处理大量的数据,并使能够将消息从一个端点传递到另一个端点,kafka适合离线和在线消息消费。


它最初由LinkedIn公司基于独特的设计实现为一个分布式的提交日志系统( a distributed commit log),之后成为Apache项目的一部分。Kafka系统快速、可扩展并且可持久化。它的分区特性,可复制和可容错都是其不错的特性。


Kafka消息保留在磁盘上,并在集群内复制以防止数据丢失。kafka构建在zookeeper同步服务之上。它与apache和spark非常好的集成,应用于实时流式数据分析。


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