Kafka入门篇

最新推荐文章于 2025-04-01 13:26:23 发布

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分类专栏： SpringCloud 文章标签： kafka java 分布式

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_43936583/article/details/128923593

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本文是Kafka入门篇，主要介绍了消息队列的基本概念、Kafka的起源、应用场景、架构和优势。通过实例展示了如何搭建Kafka集群，编写Java代码实现生产者和消费者。此外，还探讨了Kafka的事务、点对点和发布订阅模式，并提供了Kafka在大数据领域的应用和生态。

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1章 Kafka入门

学习目标

了解消息队列的应用场景
能够搭建Kafka集群
能够完成生产者、消费者Java代码编写
理解Kafka的架构，以及Kafka的重要概念
了解Kafka的事务
1. 简介
  1. 消息队列简介
    1. 什么是消息队列

消息队列，英文名：Message Queue，经常缩写为MQ。从字面上来理解，消息队列是一种用来存储消息的队列。来看一下下面的代码：

// 1. 创建一个保存字符串的队列

  Queue<String> stringQueue = new LinkedList<String>();

  

// 2. 往消息队列中放入消息

  stringQueue.offer("hello");

  

// 3. 从消息队列中取出消息并打印

  System.out.println(stringQueue.poll());

上述代码，创建了一个队列，先往队列中添加了一个消息，然后又从队列中取出了一个消息。这说明了队列是可以用来存取消息的。

我们可以简单理解消息队列就是将需要传输的数据存放在队列中。

1. 1. 1. 消息队列中间件

消息队列中间件就是用来存储消息的软件（组件）。举个例子来理解，为了分析网站的用户行为，我们需要记录用户的访问日志。这些一条条的日志，可以看成是一条条的消息，我们可以将它们保存到消息队列中。将来有一些应用程序需要处理这些日志，就可以随时将这些消息取出来处理。

目前市面上的消息队列有很多，例如：Kafka、RabbitMQ、ActiveMQ、RocketMQ、ZeroMQ等。

1. 1. 1. 1. 为什么叫Kafka呢

Kafka的架构师jay kreps非常喜欢franz kafka（弗兰兹·卡夫卡）,并且觉得kafka这个名字很酷，因此取了个和消息传递系统完全不相干的名称kafka，该名字并没有特别的含义。

「也就是说，你特别喜欢尼古拉斯赵四，将来你做一个项目，也可以把项目的名字取名为：尼古拉斯赵四，然后这个项目就火了」

1. 1. 1. 消息队列的应用场景
      1. 异步处理

电商网站中，新的用户注册时，需要将用户的信息保存到数据库中，同时还需要额外发送注册的邮件通知、以及短信注册码给用户。但因为发送邮件、发送注册短信需要连接外部的服务器，需要额外等待一段时间，此时，就可以使用消息队列来进行异步处理，从而实现快速响应。

1. 1. 1. 1. 系统解耦

1. 1. 1. 1. 流量削峰

1. 1. 1. 1. 日志处理（大数据领域常见）

大型电商网站（淘宝、京东、国美、苏宁...）、App（抖音、美团、滴滴等）等需要分析用户行为，要根据用户的访问行为来发现用户的喜好以及活跃情况，需要在页面上收集大量的用户访问信息。

1. 1. 1. 生产者、消费者模型

我们之前学习过Java的服务器开发，Java服务器端开发的交互模型是这样的：

我们之前也学习过使用Java JDBC来访问操作MySQL数据库，它的交互模型是这样的：

它也是一种请求响应模型，只不过它不再是基于http协议，而是基于MySQL数据库的通信协议。

而如果我们基于消息队列来编程，此时的交互模式成为：生产者、消费者模型。

1. 1. 1. 消息队列的两种模式
      1. 点对点模式

消息发送者生产消息发送到消息队列中，然后消息接收者从消息队列中取出并且消费消息。消息被消费以后，消息队列中不再有存储，所以消息接收者不可能消费到已经被消费的消息。

点对点模式特点：

每个消息只有一个接收者（Consumer）(即一旦被消费，消息就不再在消息队列中)
发送者和接收者间没有依赖性，发送者发送消息之后，不管有没有接收者在运行，都不会影响到发送者下次发送消息；
接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功，以便消息队列删除当前接收的消息；
1. 1. 1. 1. 发布订阅模式

发布/订阅模式特点：

每个消息可以有多个订阅者；
发布者和订阅者之间有时间上的依赖性。针对某个主题（Topic）的订阅者，它必须创建一个订阅者之后，才能消费发布者的消息。
为了消费消息，订阅者需要提前订阅该角色主题，并保持在线运行；

1. 1. Kafka简介
    1. 什么是Kafka

Kafka是由Apache软件基金会开发的一个开源流平台，由Scala和Java编写。Kafka的Apache官网是这样介绍Kakfa的。

Apache Kafka是一个分布式流平台。一个分布式的流平台应该包含3点关键的能力：

发布和订阅流数据流，类似于消息队列或者是企业消息传递系统
以容错的持久化方式存储数据流
处理数据流

英文原版

Publish and subscribe to streams of records, similar to a message queue or enterprise

messaging system.

Store streams of records in a fault-tolerant durable way.
Process streams of records as they occur.

更多参考：Apache Kafka

我们重点关键三个部分的关键词：

Publish and subscribe：发布与订阅
Store：存储
Process：处理

后续我们的课程主要围绕这三点来讲解。

1. 1. 1. Kafka的应用场景

我们通常将Apache Kafka用在两类程序：

建立实时数据管道，以可靠地在系统或应用程序之间获取数据
构建实时流应用程序，以转换或响应数据流

上图，我们可以看到：

Producers：可以有很多的应用程序，将消息数据放入到Kafka集群中。
Consumers：可以有很多的应用程序，将消息数据从Kafka集群中拉取出来。
Connectors：Kafka的连接器可以将数据库中的数据导入到Kafka，也可以将Kafka的数据导出到

数据库中。

Stream Processors：流处理器可以Kafka中拉取数据，也可以将数据写入到Kafka中。
1. 1. 1. Kafka诞生背景

kafka的诞生，是为了解决linkedin的数据管道问题，起初linkedin采用了ActiveMQ来进行数据交换，大约是在2010年前后，那时的ActiveMQ还远远无法满足linkedin对数据传递系统的要求，经常由于各种缺陷而导致消息阻塞或者服务无法正常访问，为了能够解决这个问题，linkedin决定研发自己的消息传递系统，当时linkedin的首席架构师jay kreps便开始组织团队进行消息传递系统的研发。

提示：

Linkedin还是挺牛逼的
Kafka比ActiveMQ牛逼得多

1. 1. Kafka的优势

前面我们了解到，消息队列中间件有很多，为什么我们要选择Kafka？

特性	ActiveMQ	RabbitMQ	Kafka	RocketMQ
所属社区/公司	Apache	Mozilla Public License	Apache	Apache/Ali
成熟度	成熟	成熟	成熟	比较成熟
生产者-消费者模式	支持	支持	支持	支持
发布-订阅	支持	支持	支持	支持
REQUEST-REPLY	支持	支持	-	支持
API完备性	高	高	高	低（静态配置）
多语言支持	支持JAVA优先	语言无关	支持，JAVA优先	支持
单机呑吐量	万级（最差）	万级	十万级	十万级（最高）
消息延迟	-	微秒级	毫秒级	-
可用性	高（主从）	高（主从）	非常高（分布式）	高
消息丢失	-	低	理论上不会丢失	-
消息重复	-	可控制	理论上会有重复	-
事务	支持	不支持	支持	支持
文档的完备性	高	高	高	中
提供快速入门	有	有	有	无
首次部署难度	-	低	中	高

在大数据技术领域，一些重要的组件、框架都支持Apache Kafka，不论成成熟度、社区、性能、可靠性，Kafka都是非常有竞争力的一款产品。

1. 1. 哪些公司在使用Kafka

1. 1. Kafka生态圈介绍

Apache Kafka这么多年的发展，目前也有一个较庞大的生态圈。

Kafka生态圈官网地址：https://cwiki.apache.org/confluence/display/KAFKA/Ecosystem

1. 1. Kafka版本

本次课程使用的Kafka版本为2.4.1，是2020年3月12日发布的版本。

可以注意到Kafka的版本号为：kafka_2.12-2.4.1，因为kafka主要是使用scala语言开发的，2.12为scala的版本号。Apache Kafka可以查看到每个版本的发布时间。

1. 环境搭建
  1. 搭建Kafka集群
将Kafka的安装包上传到虚拟机，并解压

cd /export/software/

tar -xvzf kafka_2.12-2.4.1.tgz -C ../server/

cd /export/server/kafka_2.12-2.4.1/

修改 server.properties

cd /export/server/kafka_2.12-2.4.1/config

vim server.properties

# 指定broker的id

broker.id=0

# 指定Kafka数据的位置

log.dirs=/export/server/kafka_2.12-2.4.1/data

# 配置zk的三个节点

zookeeper.connect=node1.itcast.cn:2181,node2.itcast.cn:2181,node3.itcast.cn:2181

将安装好的kafka复制到另外两台服务器

cd /export/server

scp -r kafka_2.12-2.4.1/ node2.itcast.cn:$PWD

scp -r kafka_2.12-2.4.1/ node3.itcast.cn:$PWD

修改另外两个节点的broker.id分别为1和2

---------node2.itcast.cn--------------

cd /export/server/kafka_2.12-2.4.1/config

vim erver.properties

broker.id=1

--------node3.itcast.cn--------------

cd /export/server/kafka_2.12-2.4.1/config

vim server.properties

broker.id=2

配置KAFKA_HOME环境变量

vim /etc/profile

export KAFKA_HOME=/export/server/kafka_2.12-2.4.1

export PATH=:$PATH:${KAFKA_HOME}

分发到各个节点

scp /etc/profile node2.itcast.cn:$PWD

scp /etc/profile node3.itcast.cn:$PWD

每个节点加载环境变量

source /etc/profile

启动服务器

# 启动ZooKeeper

nohup bin/zookeeper-server-start.sh config/zookeeper.properties &

# 启动Kafka

cd /export/server/kafka_2.12-2.4.1

nohup bin/kafka-server-start.sh config/server.properties &

# 测试Kafka集群是否启动成功

bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server node1.itcast.cn:9092 --list

目录名称	说明
bin	Kafka的所有执行脚本都在这里。例如：启动Kafka服务器、创建Topic、生产者、消费者程序等等
config	Kafka的所有配置文件
libs	运行Kafka所需要的所有JAR包
logs	Kafka的所有日志文件，如果Kafka出现一些问题，需要到该目录中去查看异常信息
site-docs	Kafka的网站帮助文件

1. 1. Kafka一键启动/关闭脚本

为了方便将来进行一键启动、关闭Kafka，我们可以编写一个shell脚本来操作。将来只要执行一次该脚本就可以快速启动/关闭Kafka。

在节点1中创建 /export/onekey 目录

cd /export/onekey

准备slave配置文件，用于保存要启动哪几个节点上的kafka

node1.itcast.cn

node2.itcast.cn

node3.itcast.cn

编写start-kafka.sh脚本

vim start-kafka.sh

cat /export/onekey/slave | while read line

{

echo $line

ssh $line "source /etc/profile;export JMX_PORT=9988;nohup ${KAFKA_HOME}/bin/kafka-server-start.sh ${KAFKA_HOME}/config/server.properties >/dev/nul* 2>&1 & "

wait

done