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kafka 资料汇总

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 ovirtKg
发布于 2017/02/16 14:13
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首先介绍几篇kafka的文章。

Kafka深度解析

分布式消息系统:Kafka

Apache Kafka:下一代分布式消息系统

以下部分内容摘自以上文章

为何使用消息系统

  • 解耦
      消息系统在处理过程中间插入了一个隐含的、基于数据的接口层,两边的处理过程都要实现这一接口。这允许你独立的扩展或修改两边的处理过程,只要确保它们遵守同样的接口约束。

  • 冗余
      有些情况下,处理数据的过程会失败。除非数据被持久化,否则将造成丢失。消息队列把数据进行持久化直到它们已经被完全处理,通过这一方式规避了数据丢失风险。许多消息队列所采用的”插入-获取-删除”范式中,在把一个消息从队列中删除之前,需要你的处理系统明确的指出该消息已经被处理完毕,从而确保你的数据被安全的保存直到你使用完毕。

  • 扩展性
      因为消息队列解耦了你的处理过程,所以增大消息入队和处理的频率是很容易的,只要另外增加处理过程即可。不需要改变代码、不需要调节参数。扩展就像调大电力按钮一样简单。

  • 灵活性 & 峰值处理能力
      在访问量剧增的情况下,应用仍然需要继续发挥作用,但是这样的突发流量并不常见;如果为以能处理这类峰值访问为标准来投入资源随时待命无疑是巨大的浪费。使用消息队列能够使关键组件顶住突发的访问压力,而不会因为突发的超负荷的请求而完全崩溃。

  • 可恢复性
      系统的一部分组件失效时,不会影响到整个系统。消息队列降低了进程间的耦合度,所以即使一个处理消息的进程挂掉,加入队列中的消息仍然可以在系统恢复后被处理。

  • 顺序保证
      在大多使用场景下,数据处理的顺序都很重要。大部分消息队列本来就是排序的,并且能保证数据会按照特定的顺序来处理。Kafka保证一个Partition内的消息的有序性。

  • 缓冲
      在任何重要的系统中,都会有需要不同的处理时间的元素。例如,加载一张图片比应用过滤器花费更少的时间。消息队列通过一个缓冲层来帮助任务最高效率的执行———写入队列的处理会尽可能的快速。该缓冲有助于控制和优化数据流经过系统的速度。

  • 异步通信
      很多时候,用户不想也不需要立即处理消息。消息队列提供了异步处理机制,允许用户把一个消息放入队列,但并不立即处理它。想向队列中放入多少消息就放多少,然后在需要的时候再去处理它们。

kafka 主要特性: 消息持久化、高吞吐、显示分布式、多客户端支持、实时、zero copy 、可重复消费(consumer掌握消费消息的offset)

kafka 结构

如下图所示

kafka architecture 架构

Topic &  Partition

消息的类别是由topic区分,对应于queue,而topic由多个Partition(分布在多个kafka实例上)组成,而每个partition 又 由多个segment组成,消息顺序append到segment上,根据策略,持久化到磁盘。而对于Consumer而言不需关心partition,在kafka中,通过 key即可确定 topic和partition。producer可通过实现内部的Partitioner接口,key与partition数为参数,决定 该key对应的partition,consumer端类似。则在consumer和producer端对于用户来不需关心partition在那个kafka实例上。如此可以在大量consumer的情况下提高吞吐量,并发消费,单个节点不再是瓶颈。

多个partiion目的原因在于: kafka基于文件存储.通过分区,可以将日志内容分散到多个server上,来避免文件尺寸达到单机磁盘的上限,每个partiton都会被当前server(kafka实例)保存;可以将一个topic切分多任意多个partitions,来消息保存/消费的效率.此外越多的partitions意味着可以容纳更多的consumer,有效提升并发消费的能力。

消息的可靠性 --  消息备份   Kafka High Availability 

kafka  Broker 上消息的可靠性主要涉及到消息的可靠存储 (持久化到磁盘)、消息复制以及节点失效处理等。

可设置每个消息的备份数,而Topic中的  每个partition都有一个leader(负责消息读写),其余备份为follwer,多个partition的相应leader均匀分配在broker集群中。如下图

kafka维护了  ISR 来维护处于“同步”状态中的 Replica (follwer)列表。

kafka基于replicated方案, 需要对多个备份进行调度;每个partition都有一个server为"leader";leader负责所有的读写操作,如果leader失效,那么将会有其他follower来接管(成为新的leader);follower只是单调的和leader跟进就也是从leader 端pull,同步消息即可.由此可见作为leader的server承载了全部的请求压力,因此从集群的整体考虑,有多少个partitions就意味着有多少个"leader",kafka会将"leader"均衡的分散在每个实例上,来确保整体的性能稳定.

 

Push vs. Pull

作为一个消息系统,Kafka遵循了传统的方式,选择由Producer向broker push消息并由Consumer从broker pull消息。一些logging-centric system,比如Facebook的Scribe和Cloudera的Flume,采用push模式。事实上,push模式和pull模式各有优劣。

push模式很难适应消费速率不同的消费者,因为消息发送速率是由broker决定的。push模式的目标是尽可能以最快速度传递消息,但是这样很容易造成Consumer来不及处理消息,典型的表现就是拒绝服务以及网络拥塞。而pull模式则可以根据Consumer的消费能力以适当的速率消费消息。

对于Kafka而言,pull模式更合适。pull模式可简化broker的设计,Consumer可自主控制消费消息的速率,同时Consumer可以自己控制消费方式——即可批量消费也可逐条消费,同时还能选择不同的提交方式从而实现不同的传输语义。

 

kafka 应用

1、Messaging

    对于一些常规的消息系统,kafka是个不错的选择;partitons/replication和容错,可以使kafka具有良好的扩展性和性能优势.不过到目前为止,我们应该很清楚认识到,kafka并没有提供JMS中的"事务性""消息传输担保(消息确认机制)""消息分组"等企业级特性;kafka只能使用作为"常规"的消息系统,在一定程度上,尚未确保消息的发送与接收绝对可靠(比如,消息重发,消息发送丢失等)

2、Websit activity tracking(行为追踪)

    kafka可以作为"网站活性跟踪"的最佳工具;可以将网页/用户操作等信息发送到kafka中.并实时监控,或者离线统计分析等

3、Metrics

         Kafka通常被用于可操作的监控数据。这包括从分布式应用程序来的聚合统计用来生产集中的运营数据提要。

4、Log Aggregation

    kafka的特性决定它非常适合作为"日志收集中心";application可以将操作日志"批量""异步"的发送到kafka集群中,而不是保存在本地或者DB中;kafka可以批量提交消息/压缩消息等,这对producer端而言,几乎感觉不到性能的开支.此时consumer端可以使hadoop等其他系统化的存储和分析系统.

Kafka 的优化及在商业平台中的应用 

Kafka实战-实时日志统计流程

使用 Apache Kafka 进行关键业务消息传输

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