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  • kafka的c/c++高性能客户端librdkafka简介

    Librdkafka是c语言实现的apachekafka的高性能客户端,为生产和使用kafka提供高效可靠的客户端,并且提供了c++接口

    性能:

    Librdkafka 是一款专为现代硬件使用而设计的高性能库,它尝试将内存复制保持在最小,可以让用户决定是需要高吞吐量还是低延迟的服务,性能调优的两个最重要的配置是:

    *batch.num.messages:在发送消息之前累积在本地队列中等待的消息的最小数量。

    *queue.buffering.max.ms:等待batch.num.messages多长时间来填写到本地队列中。

    使用:

    源码中的rdkafka.h、CONFIGURATION.md有Librdkafka的API的说明

    初始化:

    应用程序需要实例化一个顶级对象rd_kafka_t作为基础容器,提供全局配置和共享状态,调用rd_kafka_new()创建。

    还需要实例化一个或多个topics(`rd_kafka_topic_t`)来提供生产或消费,topic对象保存topic特定的配置,并在内部填充所有可用分区和leader brokers,通过调用`rd_kafka_topic_new()`创建。

    `rd_kafka_t``rd_kafka_topic_t`自带一个可选的配置API,如果没有调用API,Librdkafka将会使用CONFIGURATION.md中的默认配置。

    注意

    1.应用程序可能会创建多个`rd_kafka_t`对象,并且它们不共享任何状态

    2.一个`rd_kafka_topic_t`对象仅可以用于创建它的`rd_kafka_t`对象

    配置

    为了简化与Apache Kafka官方软件的集成,降低学习曲线,librdkafka实现了与Apache Kafka官方客户端相同的配置属性。

    使用`rd_kafka_conf_set()` 和`rd_kafka_topic_conf_set()`在创建对象之前应用配置。

    注意:

    `rd_kafka.._conf_t`对象在传递给rd_kafka.._new()`之后不可重复使用,调用`rd_kafka.._new()`后,应用程序不需要free任何配置资源。

    例子

    [cpp] view plain copy
     
    1. rd_kafka_conf_t*conf;  
    2. char errstr[512];  
    3.      
    4. conf = rd_kafka_conf_new();  
    5. rd_kafka_conf_set(conf, "compression.codec","snappy", errstr, sizeof(errstr));  
    6. rd_kafka_conf_set(conf, "batch.num.messages", "100",errstr, sizeof(errstr));  
    7.      
    8. rd_kafka_new(RD_KAFKA_PRODUCER,conf);  



    线程和回调函数

    librdkafka内部使用多个线程来充分利用硬件资源.

    API是线程安全的,应用程序可以在任意时间调用其线程内的任意api函数.

    poll-based的API用于向应用程序提供信号,应用程序定期调用` rd_kafka_poll() `,poll API将会调用如下的API:

    *消息传递报告回调函数:消息传递成功或失败的信号,允许应用程序释放消息中使用的任何应用程序资源。

    *错误回调函数:发出错误信号,这些错误通常具有信息性质,例如连接broker失败,应用程序通常不需要做任何处理,错误的类型通过` rd_kafka_resp_err_t `枚举值传递,包括远程的broke错误和本地错误。

    可选回调不是通过poll触发的,可以通过任意线程调用:

    *Logging callback :允许应用程序输出librdkafka生成的日志消息

    *partitioner callback:应用提供的消息分区器,可在任意时刻、任意线程中调用,对于相同的键,可以调用多次

    Brokers

    Librdkafka需要至少一个brokers的初始化list,称作` bootstrap brokers `,通过"metadata.broker.list"配置属性或`rd_kafka_brokers_add()`来指定,用来连接所有bootstrapbrokers,并查询每个元数据的信息,其中包含brokers、topic、partitions和它们在kafka cluster中的leaders的完整列表,

    Brokers的名字被指定为"host[:port]",端口可选(默认9092),host是主机名或ip地址,如果主机解析到多个地址,librdkafka将轮询每个尝试连接的地址,因此,可以使用包含所有brokers地址的DNS记录来提供可靠的bootstrap broker。

    Producer API

    使用`RD_KAFKA_PRODUCER`设置了`rd_kafka_t`对象,并设置了一个或多个`rd_kafka_topic_t`对象后,librdkafka已经准备好接收要发送给brokers的消息。

    `rd_kafka_produce()`函数有如下参数:

    *`rkt` - 需要produce的topic,之前通过`rd_kafka_topic_new()`函数创

    *`partition` - 生产到的partition,如果设置为`RD_KAFKA_PARTITION_UA`(UnAssigned),那么配置的分区函数将会用来选择目标分区。

    *`msgflags` - 0,或者是:

             * `RD_KAFKA_MSG_F_COPY` - librdkafka会立刻生成payload的一份拷贝,当payload在非持久化内存中(例如堆)时使用。

             * `RD_KAFKA_MSG_F_FREE` - librdkafka使用完payload后,会使用`free(3)`将其释放。

    这两个指标是互斥的,如果既不需要copy也不需要free,那么这两个指标都不需要设置。

    如果`RD_KAFKA_MSG_F_COPY`没有设置,将不会执行数据的复制,librdkafka将会hold住payload的指针直到消息成功传输或传输失败。

    当librdkafka完成消息的传递,使应用程序重新获得payload内存的所有权后,传递报告回调函数将会被调用

    如果设置了`RD_KAFKA_MSG_F_FREE`,传递报告回调函数不能对payload进行free

    *`payload`,`len` - 消息的payload

    *`key`,`keylen` - 可以用来进行消息分区的消息键

             它将被传递到topic分区回调函数(如果存在的话),并在发送给broker的时候附加在消息上

    *`msg_opaque` - 应用程序提供的一个可选的每条消息的不透明指针,在消息回调函数中提供,让应用程序引用一个特定的指针。

    `rd_kafka_produce()`是一个非阻塞API,它会在内部队列中排列消息并立即返回。如果已排列的消息个数超过了"queue.buffering.max.messages"配置项,`rd_kafka_produce()`返回-1并将errno设置为`ENOBUFS`,从而提供了一种背压机制

    Simple Consumer API

    NOTE: 对于高级KafkaConsumer接口,查看rd_kafka_subscribe(rdkafka.h) 或者 KafkaConsumer (rdkafkacpp.h)。

    使用`RD_KAFKA_CONSUMER`和`rd_kafka_topic_t`实例创建`rd_kafka_t`后,应用程序还必须通过调用`rd_kafka_consume_start()`来为给定的分区启动consumer。

    `rd_kafka_consume_start()` 参数:

      * `rkt` - 需要消费的topic,之前通过`rd_kafka_topic_new()`创建。

      *`partition` - 从哪个分区消费

      *`offset` - 开始消费的消息offset,这可能是绝对消息偏移或两个特殊偏移之一:

             `RD_KAFKA_OFFSET_BEGINNING` :从partition队列的起始位置开始消费(最老的message)

             `RD_KAFKA_OFFSET_END`:在下一个要生产到该partition上的消息处开始消费

             `RD_KAFKA_OFFSET_STORED`:使用存储的offset

    一个topic+partition的consumer启动后,librdkafka将会尝试通过反复从broker获取批次消息以保持本地队列中保存"queued.min.messages"条消息,然后这个本地消息队列将会通过三个不同的consume API传递给应用程序:

    *`rd_kafka_consume()` - consume单条消息

    *`rd_kafka_consume_batch()` - consume单条或多条消息

    *`rd_kafka_consume_callback()` - consume本地队列中的所有消息,并给每条消息调用一个回调函数

    这三个API按照性能升序排列,`rd_kafka_consume()`最慢,`rd_kafka_consume_callback()`最快。

    使用`rd_kafka_message_t`类型标识一条已消费的消息,其成员为:

    *`err` - 发回到应用程序的错误信号,如果不为0,那么`payload`成员将被认为是一条错误消息,`err`是错误码(`rd_kafka_resp_err_t`),如果为0,`payload`则包含消息数据。

    *`rkt`,`partition` - 该消息的topic和partition

    *`payload`,`len` - payload消息,或者是错误信息(err!=0)

    *`key`,`key_len` - 生产者指定的可选消息key

    *`offset` - Message offset

    `payload`和`key`以及整个消息的内存,属于librdkafka,调用`rd_kafka_message_destroy()`后不可再次使用,librdkafka将为该消息集的所有消息payloads共享相同的消息集接收缓冲存储器,以避免过度复制,这意味着如果应用程序决定hang on单个rd_kafka_message_t,它将阻止从相同消息集中释放所有其他消息的备份内存。

    当应用程序完成从topic+partition的消息消费后,需要调用`rd_kafka_consume_stop()`来停止这个consumer,这也将清除本地队列中的当前的消息。

    Offset management

    broker version >= 0.9.0结合使用高版本的KafkaConsumer接口,可实现基于Broker的offset管理(查看rdkafka.h或 rdkafkacpp.h)

    还可以通过本地文件存储来实现Offset管理,通过如下的topic配置参数,offset被永久写在本地文件中:

      * `auto.commit.enable`

      * `auto.commit.interval.ms`

      * `offset.store.path`

      * `offset.store.sync.interval.ms`

    目前还没有对ZooKeeper的偏移量管理的支持。

    Consumer groups

    当kafka broker 版本>= 0.9 ,librdkafka支持基于broker的consumer groups

    Topics

    Librdkafka支持自动创建topic,broker需要配置"auto.create.topics.enable=true"

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