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  • Kafka 之 入门|安装|命令|Java操作

    一、什么是消息中间件

    1.概念

    2.分类

    • ActiveMQ
    • RabbitMQ
    • RocketMQ
    • Kafka
    • Redis
    • ...

    3.作用：为什么使用MQ？

    1. 异步调用

      • 同步变异步（漏斗作用，保证不堵塞）

    2. 应用解耦

      • 提供基于数据的接口层

    3. 流量削峰（主要目的）

      • 缓解瞬时高流量压力

    二、Kafka概念

    2.1 概念

    1. [定义1]Kafka是一种高吞吐量的分布式发布-订阅消息系统，专为超高吞吐量的实时日志采集/实时数据同步/实时数据计算等场景设计
    2. [定义2]是一个分布式、支持分区的（partition）、多副本的（replica），基于zookeeper协调的分布式消息系统，它的最大的特性就是可以实时的处理大量数据以满足各种需求场景：比如基于hadoop的批处理系统、低延迟的实时系统、storm/Spark流式处理引擎，web/nginx日志、访问日志，消息服务等等
    3. 特性
      1. 高吞吐量、低延迟。单Broker每秒几百MB读取
        • 每个topic可以分多个partition, consumer group 对partition进行consume操作。
      2. .不停机拓展集群【热扩展】
      3. 消息副本冗余【容错性】
      4. 实时数据管道
      5. 消息被持久化到本地磁盘【可靠性】
      6. 支持数千个客户端同时读写【高并发】
    4. 使用Scala编写

    2.2 使用场景 

    1. 日志收集：一个公司可以用Kafka可以收集各种服务的log，通过kafka以统 一接口服务的方式开放给各种consumer，例如hadoop、Hbase、Solr等。
    2. 消息系统：解耦和生产者和消费者、缓存消息等。
    3. 用户活动跟踪：【埋点】Kafka经常被用来记录web用户或者app用户的各种活动，如浏览网页、搜索、点击等活动，这些活动信息被各个服务器发布到kafka 的topic中，然后订阅者通过订阅这些topic来做实时的监控分析，或者装载 到hadoop、数据仓库中做离线分析和挖掘。
    4. 运营指标：Kafka也经常用来记录运营监控数据。包括收集各种分布式应用的 数据，生产各种操作的集中反馈，比如报警和报告。
    5. 流式处理：比如spark streaming和storm

    三、Kafka架构设计

    3.1 专业术语

    • Broker 消息服务器（类比namenode）

    • Producer

    • Consumer

    • Topic 主题（”管道“的名字）

    • Queue 队列，P2P模式下的消息队列

    3.2 详细解释

    Kafka中发布订阅的对象是topic。我们可以为每类数据创建一个topic，把向topic发布消息的客户端称作producer，从topic订阅消息的客户端称作consumer。Producers和consumers可以同时从多个topic读写数据。一个kafka集群由一个或多个broker服务器组成，它负责持久化和备份具体的kafka消息。

    1. Broker：Kafka节点，一个Kafka节点就是一个broker，多个broker 可以组成一个Kafka集群。
    2. Topic：一类消息，消息存放的目录即主题，例如page view日志、click 日志等都可以以topic的形式存在，Kafka集群能够同时负责多 个topic的分发。
    3. Partition：topic物理上的分组，一个topic可以分为多个partition， 每个partition是一个有序的队列
    4. Segment：partition物理上由多个segment组成，每个Segment存 着message信息
    5. Producer : 生产message发送到topic
    6. Consumer : 订阅topic消费message, consumer作为一个线程来消费
    7. Consumer Group：一个Consumer Group包含多个consumer, 这个是预先在配置文件中配置好的。各个consumer（consumer 线程）可以组成一个组（Consumer group ），partition中的每个message只能被组（Consumer group ） 中的一个consumer（consumer 线程 ）消费，如果一个message可以被多个consumer（consumer 线程 ） 消费的话，那么这些consumer必须在不同的组。Kafka不支持一个partition中的message由两个或两个以上的consumer thread来处理，即便是来自不同的consumer group的也不行。它不能像AMQ那样可以多个BET作为consumer去处理message，这是因为多个BET去消费一个Queue中的数据的时候，由于要保证不能多个线程拿同一条message，所以就需要行级别悲观所（for update）,这就导致了consume的性能下降，吞吐量不够。而kafka为了保证吞吐量，只允许一个consumer线程去访问一个partition。如果觉得效率不高的时候，可以加partition的数量来横向扩展，那么再加新的consumer thread去消费。这样没有锁竞争，充分发挥了横向的扩展性，吞吐量极高。这也就形成了分布式消费的概念。

    关于zookeeper的作用：记录状态信息的死活

    >>> zkCli.sh 
ls /
ls /brokers/topics/event_attendees/partitions/0/state

    旧版本游标offset存在于zk中，不合理，后改成存在_consumer_offset_这个专门的topic中

    >>> 真正的数据+游标在kfk中！

    四、安装

    1. 首先前置安装zookeeper(步骤见zookeeper)
    2. 解压kafka(这里使用的是kafka2.11_2.0.0.tgz)
    3. 配置config/server.properties

      • 3.1 如果是分布式环境则需要修改broker.id的编号不能相同

        3.2 log.dir是存储数据的位置需要指定(不是日志)

        3.3 Zookeeper.connect=你的zookeeper的IP：2182（多个用逗号隔开）

    4. 启动步骤
      1. 首先启动zookeeper(集群,如果有)
      2. 其次编写启动kafka的脚本（例如:kafka.sh）让kafka后台启动
    nohup kafka-server-start.sh /opt/bigdata/kafka211/config/server.properties > kafka.log 2>&1 &

    五、常用命令

    更多命令：https://www.cnblogs.com/itwild/p/12287850.html

    基础命令

    1）建立topic(消息队列)

    kafka-topics.sh --create 
--zookeeper 192.168.56.111:2181 
--replication-factor 1 
--partitions 1 --topic mydemo

         显示所有topic

    kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.56.111:2181 --list

    2）生产

    // 不指定key
kafka-console-producer.sh --topic mydemo 
--broker-list 192.168.56.111:9092 
// 指定key
kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.56.111:9092 --topic msg01 --property "parse.key=true" --property "key.separator=:"

    3）消费 

    kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --topic mymsg_java // 实时消费
kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --topic mymsg_java --from-beginning // 历史消费

    | grep 查找关键字

    kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --topic mmm --from-beginning | grep 12

    其他命令

    1）某个topic某个分区总共有多少消息：

    --time -1 指针能移动到的最大值

    --time -2 最小值，一般是0

    kafka-run-class.sh kafka.tools.GetOffsetShell --topic mydemo --time -1 --broker-list 192.168.56.111:9092 --partitions 0

    2）如何删除topic

    kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.56.111:2181 --delete --topic mydemo  // 删不掉topic

    因为有开关没开  delete.topic.enable=true  => 在kafka112/config/server.properties加一行。
    重启后可删topic，若提示没删掉，可能是有延迟。

    3）消息在topic中可以呆多久，topic本身不删掉

    kafka retention.ms

    4）查看topic中的命令（所有partition）

    kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --topic msg01 --from-beginning

    5) 还原offset

    kafka-consumer-groups.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --group cm3 --reset-offsets --topic mymsg_java --to-earliest --execute

    六、Java操作Kafka 

    （一）pom 

    <!--    211代表scala的版本。2.0.0才是kafka的版本-->
    <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.kafka/kafka -->
    <dependency>
      <groupId>org.apache.kafka</groupId>
      <artifactId>kafka_2.11</artifactId>     // kafka核心
      <version>2.0.0</version>
    </dependency>
    <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.kafka/kafka-clients -->
    <dependency>
      <groupId>org.apache.kafka</groupId>
      <artifactId>kafka-clients</artifactId> // 第三方操作kafka
      <version>2.0.0</version>
    </dependency>

    （二）代码

    （1）生产

            Properties prop = new Properties();
        prop.put("bootstrap.servers","192.168.56.111:9092");
        prop.put("acks","all");
        prop.put("retries","0");
        prop.put("key.serializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        prop.put("value.serializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(prop);
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//String topic,K key,V value 
        ProducerRecord    <String,String> msg = new ProducerRecord<String,String,String>("mymsg_java","msg","hello,world");
        producer.send(msg);
        // 一定要关~
        producer.close();

    （2）消费

            Properties prop = new Properties();
        prop.put("bootstrap.servers","192.168.56.111:9092");
        prop.put("group.id","cm3"); // 如果已经消费过了，还能在消费吗?不能
        prop.put("enable.auto.commit",true); //自动提交
        prop.put("key.deserializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
        prop.put("value.deserializer","org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
        prop.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG,"earliest");// 从头开始拿数据
        KafkaConsumer<String,String> consumer = new KafkaConsumer<>(prop);
        consumer.subscribe(Arrays.asList("mymsg_java")); // 消费topic为x
        //consumer.assgin(""); # 消费分区为x
        while(true){
            ConsumerRecords<String,String> records = consumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); // 消费者每秒拿一批（实时，有多少拿多少）
            if(!records.isEmpty()){
                for(ConsumerRecord<String, String> rec : records){
                    System.out.println(rec.value());
                }
            }
        }

    实时监控生产者产出的消息，但由于一组group只有一个指针（offset），一旦关闭再次消费的时候，不能从头显示消息

    想要从头显示：

    1）每次都改组名cm3 => cm4

    2）把某组指针还原成0 => kafka-consumer-groups.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --group cm3 --reset-offsets --topic mymsg_java --to-earliest --execute 

    （3）案例：用多线程（每个线程都是一个同组consumer）如何消费不同分区数据？

    建立三个分区的新topic

    # 三个分区
kafka-topics.sh --create 
 --zookeeper 192.168.56.111:2181 
 --replication-factor 1 
 --partitions 3 --topic msg01

    生产数据到不同分区，key用来分区(不同于Java的hash方法！)，value是实际的值

            for (int i = 0; i <10 ; i++) {
            ProducerRecord<String,String> rec = new ProducerRecord<>("msg01",""+i,"test"+i); // topic,key,value
            producer.send(rec);
        }

    多线程，每个线程都是一个消费者

    工作中一般手动提交，消费一次同步提交一次 consumer.commitSync();

    前提是 ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG = false 

    package com.njbdqn.mykafka;

import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords;
import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer;
import org.apache.kafka.common.TopicPartition;

import java.time.Duration;
import java.util.Arrays;

public class MyThread implements Runnable {
    private KafkaConsumer<String,String> consumer;
    private int partitionId;
    public MyThread(KafkaConsumer<String,String> con,int part){
        this.consumer = con;
        this.partitionId = part;
    }

    @Override
    public void run() {
　　　　　// 消费者消费第__分区
        TopicPartition tp = new TopicPartition("msg01",partitionId);
        consumer.assign(Arrays.asList(tp));
        while (true){
            ConsumerRecords<String,String> records = consumer.poll(Duration.ofSeconds(1));
            if(!records.isEmpty()){
               for(ConsumerRecord rec : records){
                   System.out.println("Thread"+Thread.currentThread().getName()+",Partition:"
                           +rec.partition()+",value:"+rec.value());
               }
            }
            consumer.commitSync(); // 手动提交偏移量！
        }
    }
}
        public static void main(String[] args) {
        Properties prop = new Properties();
        prop.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"192.168.56.111:9092");
        prop.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG,"cm4"); // 如果已经消费过了，还能在消费吗?不能
        prop.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG,false);
        prop.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class);
        prop.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,StringDeserializer.class);
        prop.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG,"earliest");//从头开始
        //KafkaConsumer<String,String> consumer = new KafkaConsumer<>(prop);
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i <3 ; i++) { // 每个线程都应该是一个new Consumer
            es.execute(new MyThread(new KafkaConsumer<>(prop),i));
        }
        es.shutdown();
    }

     

    （三）控制台接收

    实时接收：

    kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --topic mymsg_java

    >>> AAA

    包含历史数据：

    kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.56.111:9092 --topic mymsg_java --from-beginning

    >>> hello，world

    >>> AAA

    七、Scala操作Kafka

    1.当不指定key，从flume导入kafka时，默认进partition 0，key为多少？

    import java.time.Duration
import java.util
import java.util.Properties

import org.apache.kafka.clients.consumer.{ConsumerConfig, KafkaConsumer}
import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer

object MyDemo {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val prop = new Properties();
    prop.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"192.168.56.111:9092")
    prop.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG,"wcl5")
    prop.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG,"true")
    prop.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,classOf[StringDeserializer])
    prop.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,classOf[StringDeserializer])
    prop.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG, "earliest")
    val consumer = new KafkaConsumer[String,String](prop)
    consumer.subscribe(util.Arrays.asList("events"))
    while (true){
      val recodes = consumer.poll(Duration.ofSeconds(1))
      if (!recodes.isEmpty){
        import scala.collection.JavaConversions._
        //        for(rec <- recodes){
        //          println("key:"+rec.key())
        //        }
        recodes.iterator().foreach(f=>{
          println("key:"+f.key())
        })
        //      consumer.commitAsync()
      }
    }
  }
}
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