Kafka簡介、基本原理、執行流程與使用場景

JAVA攻城獅發表於2019-05-05

Kafka簡介、基本原理、執行流程與使用場景

一、簡介

Apache Kafka是分散式釋出-訂閱訊息系統,在 kafka官網上對 kafka 的定義:一個分散式釋出-訂閱訊息傳遞系統。 它最初由LinkedIn公司開發,Linkedin於2010年貢獻給了Apache基金會併成為頂級開源專案。Kafka是一種快速、可擴充套件的、設計內在就是分散式的,分割槽的和可複製的提交日誌服務。

幾種分散式系統訊息系統的對比:

Kafka簡介、基本原理、執行流程與使用場景

##二、Kafka基本架構 它的架構包括以下元件:

  • 話題(Topic):是特定型別的訊息流。訊息是位元組的有效負載(Payload),話題是訊息的分類名或種子(Feed)名;

  • 生產者(Producer):是能夠釋出訊息到話題的任何物件;

  • 服務代理(Broker):已釋出的訊息儲存在一組伺服器中,它們被稱為代理(Broker)或Kafka叢集;

  • 消費者(Consumer):可以訂閱一個或多個話題,並從Broker拉資料,從而消費這些已釋出的訊息;

    Kafka簡介、基本原理、執行流程與使用場景

上圖中可以看出,生產者將資料傳送到Broker代理,Broker代理有多個話題topic,消費者從Broker獲取資料。

三、基本原理

我們將訊息的釋出(publish)稱作 producer,將訊息的訂閱(subscribe)表述為 consumer,將中間的儲存陣列稱作 broker(代理),這樣就可以大致描繪出這樣一個場面:

Kafka簡介、基本原理、執行流程與使用場景

生產者將資料生產出來,交給 broker 進行儲存,消費者需要消費資料了,就從broker中去拿出資料來,然後完成一系列對資料的處理操作。

乍一看返也太簡單了,不是說了它是分散式嗎,難道把 producer、 broker 和 consumer 放在三臺不同的機器上就算是分散式了嗎。看 kafka 官方給出的圖:

Kafka簡介、基本原理、執行流程與使用場景

多個 broker 協同合作,producer 和 consumer 部署在各個業務邏輯中被頻繁的呼叫,三者通過 zookeeper管理協調請求和轉發。這樣一個高效能的分散式訊息釋出訂閱系統就完成了。

圖上有個細節需要注意,producer 到 broker 的過程是 push,也就是有資料就推送到 broker,而 consumer 到 broker 的過程是 pull,是通過 consumer 主動去拉資料的,而不是 broker 把資料主懂傳送到 consumer 端的。

四、Zookeeper在kafka的作用

上述,提到了Zookeeper,那麼Zookeeper在kafka的作用是什麼?

(1)無論是kafka叢集,還是producer和consumer都依賴於zookeeper來保證系統可用性叢集儲存一些meta資訊。

(2)Kafka使用zookeeper作為其分散式協調框架,很好的將訊息生產、訊息儲存、訊息消費的過程結合在一起。

(3)同時藉助zookeeper,kafka能夠生產者、消費者和broker在內的所以元件在無狀態的情況下,建立起生產者和消費者的訂閱關係,並實現生產者與消費者的負載均衡。

五、執行流程

首先看一下如下的過程:

Kafka簡介、基本原理、執行流程與使用場景

我們看上面的圖,我們把 broker 的數量減少,叧有一臺。現在假設我們按照上圖進行部署:

(1)Server-1 broker 其實就是 kafka 的 server,因為 producer 和 consumer 都要去還它。 Broker 主要還是做儲存用。

(2)Server-2 是 zookeeper 的 server 端,它維持了一張表,記錄了各個節點的 IP、埠等資訊。

(3)Server-3、 4、 5 他們的共同之處就是都配置了 zkClient,更明確的說,就是執行前必須配置 zookeeper的地址,道理也很簡單,這之間的連線都是需要 zookeeper 來進行分發的。

(4)Server-1 和 Server-2 的關係,他們可以放在一臺機器上,也可以分開放,zookeeper 也可以配叢集。目的是防止某一臺掛了。

簡單說下整個系統執行的順序:

  • 啟動zookeeper 的 server

  • 啟動kafka 的 server

  • Producer 如果生產了資料,會先通過 zookeeper 找到 broker,然後將資料存放到 broker

  • Consumer 如果要消費資料,會先通過 zookeeper 找對應的 broker,然後消費。

六、Kafka的特性

(1)高吞吐量、低延遲:kafka每秒可以處理幾十萬條訊息,它的延遲最低只有幾毫秒,每個topic可以分多個partition, consumer group 對partition進行consume操作;

(2)可擴充套件性:kafka叢集支援熱擴充套件;

(3)永續性、可靠性:訊息被持久化到本地磁碟,並且支援資料備份防止資料丟失;

(4)容錯性:允許叢集中節點失敗(若副本數量為n,則允許n-1個節點失敗);

(5)高併發:支援數千個客戶端同時讀寫;

(6)支援實時線上處理和離線處理:可以使用Storm這種實時流處理系統對訊息進行實時進行處理,同時還可以使用Hadoop這種批處理系統進行離線處理;

七、Kafka的使用場景

(1)日誌收集:一個公司可以用Kafka可以收集各種服務的log,通過kafka以統一介面服務的方式開放給各種consumer,例如Hadoop、Hbase、Solr等;

(2)訊息系統:解耦和生產者和消費者、快取訊息等;

(3)使用者活動跟蹤:Kafka經常被用來記錄web使用者或者app使用者的各種活動,如瀏覽網頁、搜尋、點選等活動,這些活動資訊被各個伺服器釋出到kafka的topic中,然後訂閱者通過訂閱這些topic來做實時的監控分析,或者裝載到Hadoop、資料倉儲中做離線分析和挖掘;

(4)運營指標:Kafka也經常用來記錄運營監控資料。包括收集各種分散式應用的資料,生產各種操作的集中反饋,比如報警和報告;

(5)流式處理:比如spark streaming和storm;

(6)事件源;

相關文章