SpringBoot集成Kafka+Kafka优化问题

ゝ一纸荒年。 2024-04-01 17:38 68阅读 0赞

## SpringBoot集成Kafka+Kafka优化问题 ##

> 前置知识：  
> [Kafka概述及使用][Kafka]  
> [通过Java操作Kafka][Java_Kafka]

### 1 SpringBoot集成Kafka ###

##### ①创建boot工程，导入kafka依赖 #####

<dependency>
         <groupId>org.springframework.kafka</groupId>
         <artifactId>spring-kafka</artifactId>
     </dependency>

##### ②编写配置文件 #####

> 此处我使用的是Kafka集群

server:
      port: 8080
    
    spring:
      kafka:
        bootstrap-servers: 192.168.145.13:9092, 192.168.145.13:9093, 192.168.145.13:9094 # kafka地址
        producer: # 生产者
          retries: 3 # 重试次数
          batch-size: 16384
          buffer-memory: 33554432
          acks: 1
          # 指定消息key和消息体的编码解码方式
          key-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
          value-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
        consumer: # 消费者
          group-id: default-group
          enable-auto-commit: false
          auto-offset-reset: earliest
          key-deserializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer
          value-deserializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer
          max-poll-records: 500 # 一次最多拉500条消息
        listener: # 配置监听
          ack-mode: MANUAL_IMMEDIATE

##### ③编写producer（生产者） #####

@RestController
    @RequestMapping("/msg")
    public class KafkaController {
        
    
        private final static String TOPIC_NAME = "my-replicated-topic";
    
        @Autowired
        private KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate;
    
        @GetMapping("/send")
        public String sendMsg(){
        
            kafkaTemplate.send(TOPIC_NAME, 0, "key", "this is a message!");
            return "send msg success";
        }
    }

##### ④编写消费者 #####

@Component
    public class MyConsumer {
        
    
        @KafkaListener(topics = "my-replicated-topic", groupId = "MyGroup1")
        public void listenGroup(ConsumerRecord<String, String> record, Acknowledgment ack){
        
            String value = record.value();
            System.out.println(value);
            System.out.println(record);
            //手动提交offset【如果不提交offset，会导致消息重复消费】
            ack.acknowledge();
        }
    }

测试：  
启动boot项目，访问地址：http://localhost:8080/msg/send， 发送消息，查看控制台打印信息

this is a message!
    
    ConsumerRecord(topic = my-replicated-topic, partition = 0, leaderEpoch = 4, offset = 10, 
    CreateTime = 1668158942418, serialized key size = 3, serialized value size = 18, headers = 
    RecordHeaders(headers = [], isReadOnly = false), key = key, value = this is a message!)

### 2 Kafka中的其他概念与配置 ###

#### 2.1 消费者中配置消费主题、分区和偏移量 ####

@KafkaListener(groupId = "testGroup", topicPartitions = {
        
                @TopicPartition(topic = "topic1", partitions = {
        "0", "1"}),
                @TopicPartition(topic = "topic2", partitions = "0",
                        partitionOffsets = @PartitionOffset(partition = "1",
                                initialOffset = "100"))
        }, concurrency = "3")
        //concurrency就是同组下的消费者个数，就是并发消费数，建议⼩于等于分区总数
    
        public void listenGroupPro(ConsumerRecord<String, String> record,
                                   Acknowledgment ack) {
        
            String value = record.value();
            System.out.println(value);
            System.out.println(record);
            //⼿动提交offset
            ack.acknowledge();
        }

*  ack.acknowledge()提交配置：

"MANUAL":当每⼀批poll()的数据被消费者监听器（ListenerConsumer）处理之后, 
    ⼿动调⽤Acknowledgment.acknowledge()后提交
    "MANUAL_IMMEDIATE":⼿动调⽤Acknowledgment.acknowledge()后⽴即提交，⼀般使⽤这种
    # 最后取决于自己在配置文件中配置的listener的ack-mode模式 
    ack-mode: MANUAL_IMMEDIATE

#### 2.2 Kafka集群中的controller、rebalance、HW ####

1.  controller

*  集群中谁来充当controller

> 每个broker启动时会向zk创建一个临时序号节点，获得的序号最小的那个broker将会作为集群中的controller，主要负责这么几件事：
> 
>  *  当集群中有一个副本的leader挂掉，需要在集群中选举出一个新的leader，选举的规则是从ISR集合中最左边获得
>  *  当集群中有broker新增或减少，controller会同步信息给其他的broker
>  *  当集群中有分区新增或减少，controller会同步信息给其他broker

1.  rebalance机制

前提：消费组中的消费者没有指明分区来消费

触发的条件：当消费组中的消费者和分区关系发生变化的时候

分区分配的策略：在rebalance之前，分区怎么分配会有这么三种策略：

>  *  range:根据公式计算得到每个消费者消费哪几个分区：前面的消费者实时分区总数/消费者数量+1，后面的消费者是分区总数/消费者数量
>  *  轮询：大家轮着来
>  *  sticky：粘合策略，如果需要rebalance，会在之前已分配的基础上调整，不会改变之前的分配情况。如果这个策略没有打开，那么就要进行全部的重新分配。【建议开启】

1.  HW和LEO

LEO是某个副本最后消息的消息位置（log-end-offset）  
HW（High Watermark，高水位）是已完成同步的位置。消息在写入broker时，且每个broker完成这条消息的同步后，hw才会变化。在这之前消费者是消费不到这条消息的。在同步完成之后，HW更新之后，消费者才能消费到这条消息，这样的目的是防止消息的丢失。

![在这里插入图片描述][4afbb75c2d3e4752b1cad311c64437d4.png]

### 3 Kafka中的优化 ###

#### 3.1 防止消息丢失 ####

*  生产者：  
    1）使用同步发送  
    2）把ack设置为1或者all（多副本间leader已经收到消息/所有的broker已经收到消息）
 *  消费者：把自动提交改为手动提交

#### 3.2 如何防止重复消费 ####

在防止消息丢失的方案中，如果生产者发送完消息后，因为网络抖动，没有收到ack，但实际上broker已经收到了。  
此时生产者会进行重试，于是broker就会收到多条相同的消息，而造成消费者的重复消费。

解决方案：

*  生产者关闭重试：会造成丢消息【不建议】
 *  消费者解决非幂等性问题：

> 幂等性：多次访问的结果是一样的。  
> 对于Rest的请求来说：
> 
>  *  get：幂等
>  *  post：非幂等
>  *  put：幂等
>  *  delete：幂等
> 
> `解决办法`：
> 
> 1.  在数据库中创建主键
> 2.  使用分布式锁，以业务id为锁。保证只有一条记录能够创建成功。

拓展：**常见解决幂等性方案**

1.  数据库唯一主键
2.  数据库乐观锁
3.  防重Token令牌
4.  下游传递唯一序列号

[四种幂等性解决方案][Link 1]

#### 3.3 顺序消费 ####

*  生产者：保证消息按顺序消费，且消息不丢失— —使用同步的发送，ack设置成非0的值
 *  消费者：主题只能设置一个分区，消费组中只能有一个消费者

> Kafka的顺序消费使用场景不多，因为牺牲了性能。【Rocketmq在顺序消费这一块有专门的功能，已经设计好】

#### 3.4 解决消息积压 ####

![在这里插入图片描述][d0688695b17043fcad70e40ea05eb4c2.png]  
1）消息积压问题的出现  
消费者的消费速度远远赶不上生产者的生产速度，导致kafka中有大量的数据没有被消费。随着没有被消费的数据越来越多，消费者寻址的性能会越来越差。最后导致整个kafka对外提供服务的性能很差，从而造成其他服务的访问速度也变慢，导致服务雪崩。

2）解决方案

*  在这个消费者中，使用多线程，充分利用机器的性能进行消费消息。
 *  通过业务的架构设计，提升业务层面消费的性能。
 *  创建多个消费组，多个消费者，部署到其他机器上，一起消费，提高消费者的消费速度。
 *  创建一个消费者，该消费者在Kafka另建一个主题，配上多个分区，多个分区再配上多个消费者。该消费者将poll下来的消息，不进行消费，直接转发到新建的主题上（中转站作用）。此时，新的主题的多个分区的多个消费者就开始一起消费了。— — 不常用

![在这里插入图片描述][663539a0f17a4ce89e24da2bb9c0d159.png]

#### 3.5 延时队列 ####

1.  应用场景：订单创建后，超过30分钟没有支付，则需要取消订单，这种场景可以通过延时队列来实现
2.  具体方案  
    ![在这里插入图片描述][6cc4d12bf19e4b5a90afab31d7456a70.png]

*  kafka中创建相应的主题
 *  消费者消费该主题的消息（轮询）
 *  消费者消费时判断该消息的创建时间和当前时间是否超过30分钟（前提是订单没支付）

>  *  如果是（超过30分钟）：去数据库中修改订单状态为已取消
>  *  如果否：记录当前消息的offset，并不再继续消费之后的消息。等待1分钟之后，再次向kafka中拉取该offset及之后的消息，继续进行判断，以此反复。

### 4 Kafka-eagle监控平台 ###

#### 4.1 搭建 ####

*  去kafka-eagle官网下载压缩包：http://download.kafka-eagle.org/
 *  选择一台虚拟机
 *  虚拟机中安装jdk
 *  解压缩kafka-eagle
 *  给kafka-eagle配置环境变量

export KE_HOME=/usr/local/kafka-eagle
    export PATH=$PATH:$KE_HOME/bin

> 配置完环境变量之后记得刷新  
> `source /etc/profile`

*  修改kafka-eagle内部的配置文件:system-config.properties

> 修改⾥⾯的zk的地址和mysql的地址

*  启动kafka-eagle

> 进入bin目录  
> `./ke.sh start`

#### 4.2 平台的使用 ####

![在这里插入图片描述][2ff7bb79ad35426da3b8a44a76fa4adc.png]

[Kafka]: https://editor.csdn.net/md/?articleId=125883056
[Java_Kafka]: https://editor.csdn.net/md/?articleId=127788324
[4afbb75c2d3e4752b1cad311c64437d4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/8602a18c5e414d03b2f83ffff4dadadd.png
[Link 1]: https://www.21ic.com/article/883663.html
[d0688695b17043fcad70e40ea05eb4c2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/4eff37d678fc4df88a6348713b6876e6.png
[663539a0f17a4ce89e24da2bb9c0d159.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/f036476f82454f96a0e6e3f4a62a1db1.png
[6cc4d12bf19e4b5a90afab31d7456a70.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/38f380aadaa94871a4cb3845de61b1f7.png
[2ff7bb79ad35426da3b8a44a76fa4adc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/ccca93407a5d48afafaeffbbfed2ca56.png