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新版本(0.9之后)的 offset 保存在 kafka 的 Topic 里,持久化到磁盘,可靠性有保障。
老版本(0.9之前)的 offset 保存在 Zookeeper 的 consumers 节点路径下。
为什么转移了呢?如果所有的消费者都把 offset 维护在 Zookeeper 中,那么所有的消费者都需要跟 Zookeeper 进行大量的交互,就会导致网络数据传输非常频繁,压力较大。所以存储在主题里更易于维护管理。
fetch.min.bytes
:每批次最小抓取大小,默认1字节fetch.max.wait.ms
:一批数据最小值未达到的超时时间,默认500msfetch.max.bytes
:每批次最大抓取大小,默认50mmax.poll.records
:一次拉取数据返回消息的最大条数,默认500条
需求:创建一个独立消费者,消费 first 主题中数据。
注意:在消费者 API 代码中必须配置消费者组 id。命令行启动消费者不填写消费者组 id 会被自动填写随机的消费者组 id。
实现步骤
com.atguigu.kafka.consumer
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig; 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.serialization.StringDeserializer; import java.time.Duration; import java.util.ArrayList; import java.util.Properties; class CustomConsumer { public static void main(String[] args) { // 0.创建消费者的配置对象 Properties properties = new Properties(); // 给消费者配置对象添加参数 properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092"); // 反序列化 必须 properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); // 配置消费者组id(组名任意起名)必须 properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test"); // 1.创建消费者对象 KafkaConsumer<String, String> kafkaConsumer = new KafkaConsumer<>(properties); // 2.订阅要消费的主题(可以消费多个主题) ArrayList<String> topics = new ArrayList<>(); topics.add("first"); kafkaConsumer.subscribe(topics); // 3.消费数据 while (true) { // 设置每过1s消费一批数据 ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = kafkaConsumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); // 打印消费到的数据 for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) { System.out.println(consumerRecord); } } } }
测试
[atguigu@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-console-producer.sh --bootstrap-server hadoop102:9092 --topic first
>hello
ConsumerRecord(topic = first, partition = 1, leaderEpoch = 3, offset = 0, CreateTime = 1629160841112, serialized key size = -1, serialized value size = 5, headers = RecordHeaders(headers = [], isReadOnly = false), key = null, value = hello)
需求:创建一个独立消费者,消费 first 主题 0 号分区的数据。
实现步骤
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig; 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.serialization.StringDeserializer; import java.time.Duration; import java.util.ArrayList; import java.util.Properties; class CustomConsumer { public static void main(String[] args) { // 0.创建消费者的配置对象 Properties properties = new Properties(); // 给消费者配置对象添加参数 properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092"); // 反序列化 必须 properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); // 配置消费者组id(组名任意起名)必须 properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test"); // 1.创建消费者对象 KafkaConsumer<String, String> kafkaConsumer = new KafkaConsumer<>(properties); // 2.订阅某个主题的某个分区 ArrayList<TopicPartition> topicPartitions = new ArrayList<>(); topicPartitions.add(new TopicPartition("first", 0)); kafkaConsumer.assign(topicPartitions); // 3.消费数据 while (true) { // 设置每过1s消费一批数据 ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = kafkaConsumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); // 打印消费到的数据 for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) { System.out.println(consumerRecord); } } } }
测试
在 IDEA 中执行消费者程序
在 IDEA 中执行生产者程序在控制台观察生成几个 0 号分区的数据
for (int i = 0; i < 5; i++) {
kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("first", "atguigu " + i), new Callback() {
@Override
public void onCompletion(RecordMetadata metadata, Exception e) {
if (e == null) {
System.out.println("主题:" + metadata.topic() + "->" +
"分区:" + metadata.partition());
} else {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
first 0 381
first 0 382
first 2 168
first 1 165
first 1 166
在 IDEA 控制台,观察接收到的数据,只能消费到 0 号分区数据表示正确
需求:测试同一个主题的分区数据,只能由一个消费者组中的一个消费。
案例实操
复制两份基础消费者的代码,在 IDEA 中同时启动,即可启动同一个消费者组中的三个消费者
启动代码中的生产者发送消息,分别发送到了0、1、2,三个分区(如果只发送到一个分区,可以在发送时增加延迟代码 Thread.sleep(2); )
在 IDEA 控制台即可看到三个消费者在消费不同分区的数据
一个分区的数据只由消费者组中的一个消费者消费。
Consumer Leader 就是根据分区分配策略,制定消费方案。
Range 分区分配策略案例
修改主题 first 为 7 个分区
[atguigu@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server hadoop102:9092 --alter --topic first --partitions 7
注意:分区数可以增加,但是不能减少。
同时启动 3 个消费者:CustomConsumer、CustomConsumer1、CustomConsumer2 组成消费者组,组名都为“test”
启动 CustomProducer 生产者,发送 500 条消息,随机发送到不同的分区
for (int i = 0; i < 500; i++) {
kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("first", "atguigu " + i), new Callback() {
@Override
public void onCompletion(RecordMetadata metadata, Exception e) {
if (e == null) {
System.out.println("主题:" + metadata.topic() + "->" +
"分区:" + metadata.partition());
} else {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
观察 3 个消费者分别消费哪些分区的数据
符合预期。
Range 分区分配再平衡案例
RoundRobin 分区分配策略案例
依次在 CustomConsumer、CustomConsumer1、CustomConsumer2 三个消费者代码中修改分区分配策略为 RoundRobin
// 修改分区分配策略
properties.put(ConsumerConfig.PARTITION_ASSIGNMENT_STRATEGY_CONFIG, "org.apache.kafka.clients.consumer.RoundRobinAssignor");
重启 3 个消费者,重复发送消息的步骤,观看分区结果
符合预期。
RoundRobin 分区分配再平衡案例
**粘性分区定义:**可以理解为分配的结果带有“粘性的”。即在执行一次新的分配之前,考虑上一次分配的结果,尽量少的调整分配的变动,可以节省大量的开销。
粘性分区是 Kafka 从 0.11.x 版本开始引入这种分配策略,首先会尽量均衡的放置分区到消费者上面,在出现同一消费者组内消费者出现问题的时候,会尽量保持原有分配的分区不变化。
需求:设置主题为 first,7 个分区;准备 3 个消费者,采用粘性分区策略,并进行消费,观察消费分配情况。然后再停止其中一个消费者,再次观察消费分配情况。
步骤
修改分区分配策略为粘性 Sticky
// 修改分区分配策略
ArrayList<String> startegys = new ArrayList<>();
startegys.add("org.apache.kafka.clients.consumer.StickyAssignor");
properties.put(ConsumerConfig.PARTITION_ASSIGNMENT_STRATEGY_CONFIG, startegys);
使用同样的生产者发送 500 条消息
可以多重启几次观察,发现会尽量保持分区的个数近似划分分区。
与 RoundRobin 策略区别:RoundRobin 是有序的,按照顺序轮询分配,而 Sticky 是随机分配的,并且在出现同一消费组内消费者出现问题的时候,会尽量保持原有分配的分区不变化。
Sticky 分区分配再平衡案例
上述三种分区分配策略均是基于 eager
协议,Kafka2.4.0开始引入 CooperativeSticky 策略——在不停止消费的情况下进行增量再平衡。
CooperativeSticky 与之前的 Sticky 虽然都是维持原来的分区分配方案,最大的区别是:Sticky仍然是基于 eager 协议,分区重分配时候,都需要 consumers 先放弃当前持有的分区,重新加入consumer group;而 CooperativeSticky 基于 cooperative
协议,该协议将原来的一次全局分区重平衡,改成多次小规模分区重平衡。
例如:一个Topic(T0,三个分区)
,两个 consumers(consumer1、consumer2)
均订阅 Topic(T0)
。
如果consumers订阅信息为:
consumer1 | T0P0、T0P2 |
---|---|
consumer2 | T0P1 |
此时,新的 consumer3 加入消费者组,那么基于 eager
协议的分区重分配策略流程:
而基于 cooperative
协议的分区分配策略的流程:
该文把这 4 个策略写的都非常全面。
__consumer_offsets
主题里面采用 key
和 value
的方式存储数据。key
是 group.id+topic+分区号
,value
就是当前 offset的值
。每隔一段时间,kafka 内部会对这个 topic 进行 compact,也就是每个 group.id+topic+分区号
只保留最新数据。
消费 offset 案例
消费者自动提交 offset
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords; import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer; import java.time.Duration; import java.util.Arrays; import java.util.Properties; public class CustomConsumerAutoOffset { public static void main(String[] args) { // 1. 创建 kafka 消费者配置类 Properties properties = new Properties(); // 2. 添加配置参数 // 添加连接 properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092"); // 配置序列化 必须 properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); // 配置消费者组 properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test"); // 是否自动提交 offset,默认为true properties.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, true); // 提交 offset 的时间周期 1000ms,默认 5s properties.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG, 1000); // 3. 创建 kafka 消费者 KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<>(properties); // 4. 设置消费主题 形参是列表 consumer.subscribe(Arrays.asList("first")); // 5. 消费数据 while (true) { // 读取消息 ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = consumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); // 输出消息 for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) { System.out.println(consumerRecord.value()); } } } }
同步提交 offset
由于同步提交 offset 有失败重试机制,故更加可靠,但是由于一直等待提交结果,提交的效率比较低。
以下为同步提交 offset 的示例:
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords; import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer; import java.time.Duration; import java.util.Arrays; import java.util.Properties; public class CustomConsumerByHandSync { public static void main(String[] args) { // 1. 创建 kafka 消费者配置类 Properties properties = new Properties(); // 2. 添加配置参数 // 添加连接 properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092"); // 配置序列化 必须 properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); // 配置消费者组 properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test"); // 是否自动提交 offset properties.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, false); // 3. 创建 kafka 消费者 KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<>(properties); // 4. 设置消费主题 形参是列表 consumer.subscribe(Arrays.asList("first")); // 5. 消费数据 while (true) { // 读取消息 ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = consumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); // 输出消息 for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) { System.out.println(consumerRecord.value()); } // 同步提交 offset consumer.commitSync(); } } }
异步提交 offset
虽然同步提交 offset 更可靠一些,但是由于其会阻塞当前线程,直到提交成功。因此吞吐量会受到很大的影响。因此更多的情况下,会选用异步提交 offset 的方式。
以下为异步提交 offset 的示例,更换 KafkaConsumer 调用的 API 即可:
// 异步提交 offset
consumer.commitAsync();
auto.offset.reset = earliest | latest | none
,默认是 latest
。
当 Kafka 中没有初始偏移量(消费者组第一次消费)或服务器上不再存在当前偏移量时(例如该数据已被删除),该怎么办?
earliest:自动将偏移量重置为最早的偏移量,--from-beginning
latest(默认值):自动将偏移量重置为最新偏移量
none:如果未找到消费者组的先前偏移量,则向消费者抛出异常
任意指定 offset 位移开始消费
import org.apache.kafka.clients.consumer.*; import org.apache.kafka.common.TopicPartition; import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer; import java.time.Duration; import java.util.*; public class CustomConsumerSeek { public static void main(String[] args) { // 0 配置信息 Properties properties = new Properties(); // 连接 properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092"); // key value 反序列化 properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test2"); // 1 创建一个消费者 KafkaConsumer<String, String> kafkaConsumer = new KafkaConsumer<>(properties); // 2 订阅一个主题 ArrayList<String> topics = new ArrayList<>(); topics.add("first"); kafkaConsumer.subscribe(topics); Set<TopicPartition> assignment = kafkaConsumer.assignment(); // 保证分区分配方案已经制定完毕 // 消费者初始化流程: // 1)消费者跟coordinator汇报,我要加入消费者组 // 2)然后coordinator会选择一个Consumer Leader,把各Topic的情况给到它 // 3)Consumer Leader会制定分区分配方案,发给coordinator // 4)coordinator再把分区分配方案下发给所有Consumer // 所以需要等待一段时间。 while (assignment.size() == 0) { kafkaConsumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); // 获取消费者分区分配信息(有了分区分配信息才能开始消费) assignment = kafkaConsumer.assignment(); } // 遍历所有分区,并指定 offset 从 1700 的位置开始消费 for (TopicPartition tp : assignment) { kafkaConsumer.seek(tp, 1700); } // 3 消费该主题数据 while (true) { ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = kafkaConsumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) { System.out.println(consumerRecord); } } } }
注意:每次执行完,需要修改消费者组名。
import org.apache.kafka.clients.consumer.*; import org.apache.kafka.common.TopicPartition; import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer; import java.time.Duration; import java.util.*; public class CustomConsumerSeekTime { public static void main(String[] args) { // 0 配置信息 Properties properties = new Properties(); // 连接 properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092"); // key value 反序列化 properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test2"); // 1 创建一个消费者 KafkaConsumer<String, String> kafkaConsumer = new KafkaConsumer<>(properties); // 2 订阅一个主题 ArrayList<String> topics = new ArrayList<>(); topics.add("first"); kafkaConsumer.subscribe(topics); Set<TopicPartition> assignment = kafkaConsumer.assignment(); // 保证分区分配方案已经制定完毕 while (assignment.size() == 0) { kafkaConsumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); // 获取消费者分区分配信息(有了分区分配信息才能开始消费) assignment = kafkaConsumer.assignment(); } // 希望把时间转换为对应的offset Map<TopicPartition, Long> timestampToSearch = new HashMap<>(); // 封装集合存储,每个分区对应一天前的数据 for (TopicPartition topicPartition : assignment) { timestampToSearch.put(topicPartition, System.currentTimeMillis() - 24 * 3600 * 1000); } // 获取从 1 天前开始消费的每个分区的 offset Map<TopicPartition, OffsetAndTimestamp> offsets = kafkaConsumer.offsetsForTimes(timestampToSearch); // 遍历每个分区,对每个分区设置消费时间。 for (TopicPartition topicPartition : assignment) { OffsetAndTimestamp offsetAndTimestamp = offsets.get(topicPartition); // 根据时间指定开始消费的位置 if (offsetAndTimestamp != null) { kafkaConsumer.seek(topicPartition, offsetAndTimestamp.offset()); } } // 3 消费该主题数据 while (true) { ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = kafkaConsumer.poll(Duration.ofSeconds(1)); for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) { System.out.println(consumerRecord); } } } }
生产者提高吞吐量:
batch.size
:默认 16klinger.ms
:默认 0mscompression.type
:数据压缩,默认为 Nonebuffer.memory
:RecordAccumlator 缓冲区大小,默认 32M消费者提高吞吐量:
max.poll.records
:提高每批次拉取的数量,默认500条在生产环境中合理调整这几个参数,达到最大化吞吐量。
笔记整理自b站尚硅谷视频教程:【尚硅谷】Kafka3.x教程(从入门到调优,深入全面)
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