带你涨姿势是认识一下Kafka Producer(下 )

简介: 上一篇文章我们主要介绍了什么是 Kafka,Kafka 的基本概念是什么,Kafka 单机和集群版的搭建,以及对基本的配置文件进行了大致的介绍,还对 Kafka 的几个主要角色进行了描述,我们知道,不管是把 Kafka 用作消息队列、消息总线还是数据存储平台来使用,最终是绕不过消息这个词的,这也是 Kafka 最最核心的内容,Kafka 的消息从哪里来?到哪里去?都干什么了?别着急,一步一步来,先说说 Kafka 的消息从哪来。

顺序轮训

顺序分配,消息是均匀的分配给每个 partition,即每个分区存储一次消息。就像下面这样8.jpg上图表示的就是轮训策略,轮训策略是 Kafka Producer 提供的默认策略,如果你不使用指定的轮训策略的话,Kafka 默认会使用顺序轮训策略的方式。

随机轮训

随机轮训简而言之就是随机的向 partition 中保存消息,如下图所示9.jpg


实现随机分配的代码只需要两行,如下

List<PartitionInfo> partitions = cluster.partitionsForTopic(topic);
return ThreadLocalRandom.current().nextInt(partitions.size());

先计算出该主题总的分区数,然后随机地返回一个小于它的正整数。

本质上看随机策略也是力求将数据均匀地打散到各个分区,但从实际表现来看,它要逊于轮询策略,所以如果追求数据的均匀分布,还是使用轮询策略比较好。事实上,随机策略是老版本生产者使用的分区策略,在新版本中已经改为轮询了。

按照 key 进行消息保存

这个策略也叫做 key-ordering 策略,Kafka 中每条消息都会有自己的key,一旦消息被定义了 Key,那么你就可以保证同一个 Key 的所有消息都进入到相同的分区里面,由于每个分区下的消息处理都是有顺序的,故这个策略被称为按消息键保存策略,如下图所示

10.jpg

实现这个策略的 partition 方法同样简单,只需要下面两行代码即可:

List<PartitionInfo> partitions = cluster.partitionsForTopic(topic);
return Math.abs(key.hashCode()) % partitions.size();

上面这几种分区策略都是比较基础的策略,除此之外,你还可以自定义分区策略。

生产者压缩机制

压缩一词简单来讲就是一种互换思想,它是一种经典的用 CPU 时间去换磁盘空间或者 I/O 传输量的思想,希望以较小的 CPU 开销带来更少的磁盘占用或更少的网络 I/O 传输。如果你还不了解的话我希望你先读完这篇文章 程序员需要了解的硬核知识之压缩算法,然后你就明白压缩是怎么回事了。

Kafka 压缩是什么

Kafka 的消息分为两层:消息集合 和 消息。一个消息集合中包含若干条日志项,而日志项才是真正封装消息的地方。Kafka 底层的消息日志由一系列消息集合日志项组成。Kafka 通常不会直接操作具体的一条条消息,它总是在消息集合这个层面上进行写入操作。

在 Kafka 中,压缩会发生在两个地方:Kafka Producer 和 Kafka Consumer,为什么启用压缩?说白了就是消息太大,需要变小一点 来使消息发的更快一些。

Kafka Producer 中使用 compression.type 来开启压缩

private Properties properties = new Properties();
properties.put("bootstrap.servers","192.168.1.9:9092");
properties.put("key.serializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
properties.put("value.serializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
properties.put("compression.type", "gzip");
Producer<String,String> producer = new KafkaProducer<String, String>(properties);
ProducerRecord<String,String> record =
  new ProducerRecord<String, String>("CustomerCountry","Precision Products","France");

上面代码表明该 Producer 的压缩算法使用的是 GZIP

有压缩必有解压缩,Producer 使用压缩算法压缩消息后并发送给服务器后,由 Consumer 消费者进行解压缩,因为采用的何种压缩算法是随着 key、value 一起发送过去的,所以消费者知道采用何种压缩算法。

Kafka 重要参数配置

在上一篇文章 带你涨姿势的认识一下kafka中,我们主要介绍了一下 kafka 集群搭建的参数,本篇文章我们来介绍一下 Kafka 生产者重要的配置,生产者有很多可配置的参数,在文档里(http://kafka.apache.org/documentation/#producerconfigs)都有说明,我们介绍几个在内存使用、性能和可靠性方面对生产者影响比较大的参数进行说明

key.serializer

用于 key 键的序列化,它实现了 org.apache.kafka.common.serialization.Serializer 接口

value.serializer

用于 value 值的序列化,实现了 org.apache.kafka.common.serialization.Serializer 接口

acks

acks 参数指定了要有多少个分区副本接收消息,生产者才认为消息是写入成功的。此参数对消息丢失的影响较大

  • 如果 acks = 0,就表示生产者也不知道自己产生的消息是否被服务器接收了,它才知道它写成功了。如果发送的途中产生了错误,生产者也不知道,它也比较懵逼,因为没有返回任何消息。这就类似于 UDP 的运输层协议,只管发,服务器接受不接受它也不关心。
  • 如果 acks = 1,只要集群的 Leader 接收到消息,就会给生产者返回一条消息,告诉它写入成功。如果发送途中造成了网络异常或者 Leader 还没选举出来等其他情况导致消息写入失败,生产者会收到错误消息,这时候生产者往往会再次重发数据。因为消息的发送也分为 同步异步,Kafka 为了保证消息的高效传输会决定是同步发送还是异步发送。如果让客户端等待服务器的响应(通过调用 Future 中的 get() 方法),显然会增加延迟,如果客户端使用回调,就会解决这个问题。
  • 如果 acks = all,这种情况下是只有当所有参与复制的节点都收到消息时,生产者才会接收到一个来自服务器的消息。不过,它的延迟比 acks =1 时更高,因为我们要等待不只一个服务器节点接收消息。

buffer.memory

此参数用来设置生产者内存缓冲区的大小,生产者用它缓冲要发送到服务器的消息。如果应用程序发送消息的速度超过发送到服务器的速度,会导致生产者空间不足。这个时候,send() 方法调用要么被阻塞,要么抛出异常,具体取决于 block.on.buffer.null 参数的设置。

compression.type

此参数来表示生产者启用何种压缩算法,默认情况下,消息发送时不会被压缩。该参数可以设置为 snappy、gzip 和 lz4,它指定了消息发送给 broker 之前使用哪一种压缩算法进行压缩。下面是各压缩算法的对比

11.jpg12.jpg

retries

生产者从服务器收到的错误有可能是临时性的错误(比如分区找不到 Leader),在这种情况下,reteis 参数的值决定了生产者可以重发的消息次数,如果达到这个次数,生产者会放弃重试并返回错误。默认情况下,生产者在每次重试之间等待 100ms,这个等待参数可以通过 retry.backoff.ms 进行修改。

batch.size

当有多个消息需要被发送到同一个分区时,生产者会把它们放在同一个批次里。该参数指定了一个批次可以使用的内存大小,按照字节数计算。当批次被填满,批次里的所有消息会被发送出去。不过生产者并不一定都会等到批次被填满才发送,任意条数的消息都可能被发送。

client.id

此参数可以是任意的字符串,服务器会用它来识别消息的来源,一般配置在日志里

max.in.flight.requests.per.connection

此参数指定了生产者在收到服务器响应之前可以发送多少消息,它的值越高,就会占用越多的内存,不过也会提高吞吐量。把它设为1 可以保证消息是按照发送的顺序写入服务器。

timeout.ms,request.timeout.ms 和 metadata.fetch.timeout.ms

request.timeout.ms 指定了生产者在发送数据时等待服务器返回的响应时间,metadata.fetch.timeout.ms 指定了生产者在获取元数据(比如目标分区的首领是谁)时等待服务器返回响应的时间。如果等待时间超时,生产者要么重试发送数据,要么返回一个错误。timeout.ms 指定了 broker 等待同步副本返回消息确认的时间,与 asks 的配置相匹配----如果在指定时间内没有收到同步副本的确认,那么 broker 就会返回一个错误。

max.block.ms

此参数指定了在调用 send() 方法或使用 partitionFor() 方法获取元数据时生产者的阻塞时间当生产者的发送缓冲区已满,或者没有可用的元数据时,这些方法就会阻塞。在阻塞时间达到 max.block.ms 时,生产者会抛出超时异常。

max.request.size

该参数用于控制生产者发送的请求大小。它可以指能发送的单个消息的最大值,也可以指单个请求里所有消息的总大小。

receive.buffer.bytes 和 send.buffer.bytes

Kafka 是基于 TCP 实现的,为了保证可靠的消息传输,这两个参数分别指定了 TCP Socket 接收和发送数据包的缓冲区的大小。如果它们被设置为 -1,就使用操作系统的默认值。如果生产者或消费者与 broker 处于不同的数据中心,那么可以适当增大这些值。

文章参考:

《Kafka 权威指南》

极客时间 -《Kafka 核心技术与实战》

http://kafka.apache.org/documentation

Kafka 源码

https://blog.cloudflare.com/squeezing-the-firehose/

https://github.com/facebook/zstd

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