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(1)Kafkade 优势和劣势
优势:
在性能方面kafka可以说是业界非常优秀的一款中间件,在常规的机器配置下,一台机器可以达到每秒几十万的QPS。并且Kafka的性能也非常高,基本上发给kafka的消息都是毫米级别的,可用性也特别高,kafka是支持集群部署的,并且其中部分机器宕机,还是可以运行的。
劣势:
kafka有可能会丢失数据,因为kafka收到消息之后,会写一个磁盘缓冲区里,并没有直接落地到物理磁盘上去,所以机器故障之后,可能会导致磁盘缓冲区的数据丢失。另外一个缺点就是,kafka的功能比较单一,主要是支持发送消息给它,然后从里面消费消息,其它就没有什么额外的高级功能了,所以基于kafka有限的功能,可能适用的场景并不是很多。
综上所述:一般公司会利用kafka收集一些日志之类的消息,因为日志一般量特别大,即使丢几条数据也没事,并且要求吞吐量也高,一般就是收发消息,不需要太多的功能,所以kafka非常适合这个场景。
(2)RabbitMQ的优势和劣势
优势:
在RocketMQ没有出现之前,好多公司都从ActiveMQ切换到了RabbitMQ,它的优势在于可以保证数据不丢失,也能保证高可用性,即使集群部署部分机器宕机也能运行,然后支持部分高级功能,比如死信队列,消息重试之类的。
缺点:
RabbitMQ的吞吐量比较低,一般就是几万的级别,如果遇到特别高的并发时,支撑起来有点困难。并且进行集群的扩展也是比较麻烦的。还有就是开发语言用的是erlang,国内使用此语言的很少,所以对其深入的研究也是比较麻烦的。
(3)RocketMQ
优点:
RocketMQ几乎同时解决了Kafka和RabbitMQ的缺陷。它的吞吐量也非常高,单机可以达到10万的QPS以上,而且可以保证高可用性,并且可以通过配置达到数据保证不会丢失,可以部署大规模的集群,还支持各种高级功能,比如说延迟消息、事务消息、消息回溯、死信队列、消息积压等。而且RocketMQ是利用java开发的,符合国内的大多数公司的技术栈,很容易进行阅读源码和修改其内容。
缺点:
RocketMQ的官方文档相比较于kafka和RabbitMQ来说的话会相对简单一些,没有人家kafka和RabbitMQ的文档写的详细。
Kafka 与 RocketMQ 的性能大对比!https://baijiahao.baidu.com/s?id=1685027948427296244&wfr=spider&for=pc
作者 | 唯有坚持不懈责编 | 张文头图 | CSDN 下载自视觉中国
在双十一过程中投入同样的硬件资源,Kafka 搭建的日志集群单个Topic可以达到几百万的TPS;而使用RocketMQ组件的核心业务集群,集群TPS只能达到几十万TPS,这样的现象激发了我对两者性能方面的思考。
TPS只是众多性能指标中的一个,我们在做技术选型方面要从多方面考虑,本文并不打算就消息中间件选型方面投入太多笔墨,重点想尝试剖析两者在性能方面的设计思想。
文件布局
1.1 Kafka 文件布局
Kafka 文件在宏观上的布局如下图所示:
正如上图所示,Kafka 文件布局的主要特征如下:
文件的组织以 topic + 分区进行组织,每一个 topic 可以创建多个分区,每一个分区包含单独的文件夹,并且是多副本机制。即 topic 的每一个分区会有 Leader 与 Follow,并且 Kafka 内部有机制保证 topic 的某一个分区的 Leader 与 follow 不会存在在同一台机器,并且每一台 broker 会尽量均衡的承担各个分区的 Leader,当然在运行过程中如果不均衡,可以执行命令进行手动重平衡。Leader 节点承担一个分区的读写,follow 节点只负责数据备份。
Kafka 的负载均衡主要依靠分区 Leader 节点的分布情况。
分区的 Leader 节点负责读写,而从节点负责数据同步,如果Leader分区所在的Broker节点发生宕机,会触发主从节点的切换,会在剩下的 follow 节点中选举一个新的 Leader 节点,其数据的流入流程如下图所示:
分区 Leader 收到客户端的消息发送请求时,是写入到 Leader 节点后就返回还是要等到它的从节点全部写入后再返回,这里非常关键,会直接影响消息发送端的时延,故 Kafka 提供了 ack 这个参数来进行策略选择:
ack = 0不等broker端确认就直接返回,即客户端将消息发送到网络中就返回发送成功。ack = 1Leader 节点接受并存储后向客户端返回成功。ack = -1Leader节点和所有的Follow节点接受并成功存储再向客户端返回成功。1.2 RocketMQ 文件布局
RocketMQ 的文件布局如下图所示:
RocketMQ 所有主题的消息都会写入到 commitlog 文件中,然后基于 commitlog 文件构建消息消费队列文件(Consumequeue),消息消费队列的组织结构按照 /topic/{queue} 进行组织。从集群的视角来看如下图所示:
RocketMQ 默认采取的是主从同步,当然从RocketMQ4.5引入了多副本机制,但其副本的粒度为 Commitlog 文件,上图中不同 master 节点之间的数据完成不一样(数据分片),而主从节点节点数据一致。
1.3 文件布局对比
Kafka 中文件的布局是以 Topic/partition ,每一个分区一个物理文件夹,在分区文件级别实现文件顺序写,如果一个Kafka集群中拥有成百上千个主题,每一个主题拥有上百个分区,消息在高并发写入时,其IO操作就会显得零散,其操作相当于随机IO,即 Kafka 在消息写入时的IO性能会随着 topic 、分区数量的增长,其写入性能会先上升,然后下降。
而 RocketMQ在消息写入时追求极致的顺序写,所有的消息不分主题一律顺序写入 commitlog 文件,并不会随着 topic 和 分区数量的增加而影响其顺序性。但通过笔者的实践来看一台物理机并使用SSD盘,但一个文件无法充分利用磁盘IO的性能。
两者文件组织方式,除了在磁盘的顺序写方面有所区别后,由于其粒度的问题,Kafka 的 topic 扩容分区会涉及分区在各个 Broker 的移动,其扩容操作比较重,而 RocketMQ 数据存储是基于 commitlog 文件的,扩容时不会产生数据移动,只会对新的数据产生影响,RocketMQ 的运维成本对 Kafka 更低。
最后 Kafka 的 ack 参数可以类比 RocketMQ 的同步复制、异步复制。
Kafka 的 ack 参数为 1 时,对比 RocketMQ 的异步复制;-1 对标 RocketMQ 的 同步复制,而 -1 则对标 RocketMQ 消息发送方式的 oneway 模式。
数据写入方式
2.1 Kafka 消息写入方式
Kafka 的消息写入使用的是 FileChannel,其代码截图如下:
并且在消息写入时使用了 transferTo 方法,根据网上的资料说 NIO 中网络读写真正是零拷贝的就是需要调用 FileCha nnel 的 transferTo或者 transferFrom 方法,其内部机制是利用了 sendfile 系统调用。
2.2 RocketMQ 消息写入方式
RocketMQ 的消息写入支持内存映射与FileChannel 写入两种方式, 示例如下图所示:
2.3 消息写入方式对比
尽管 RocketMQ 与 Kafka 都支持 FileChannel 方式写入,但 RocketMQ 基于 FileChannel 写入时调用的 API 却并不是 transferTo,而是先调用 writer,然后定时 flush 刷写到磁盘,其代码截图如下:
为什么 RocketMQ 不调用 transerTo 方法呢,个人觉得和 RocketMQ 需要在 Broker 组装 MQ 消息格式有关,需要从网络中解码请求,传输到堆内存,然后对消息进行加工,最终持久化到磁盘相关。
从网上查询资料中大概倾向于这样一个 观点:sendfile 系统调用相比内存映射多了一次从用户缓存区拷贝到内核缓存区,但对于超过64K的内存写入时往往 sendfile 的性能更高,可能是由于 sendfile 是基于块内存的。
消息发送方式
3.1 Kafka 消息发送机制
Kafka 在消息发送客户端采用了一个双端队列,引入了批处理思想。其消息发送机制如下图所示:
客户端通过调用 kafka 的消息发送者发送消息时,消息会首先存入到一个双端队列中,双端队列中单个元素为 ProducerBatch,表示一个发送批次,其最大大小受参数 batch.size 控制,默认为 16K。然后会单独开一个 Send 线程,从双端队列中获取一个发送批次,将消息按批发送到 Kafka集群中,这里引入了 linger.ms 参数来控制 Send 线程的发送行为。
为了提高 kafka 消息发送的高吞吐量,即控制在缓存区中未积满 batch.size 时来控制消息发送线程的行为,是立即发送还是等待一定时间,如果linger.ms 设置为 0表示立即发送,如果设置为大于0,则消息发送线程会等待这个值后才会向broker发送。linger.ms 参数者会增加响应时间,但有利于增加吞吐量。有点类似于 TCP 领域的 Nagle 算法。
Kafka 的消息发送,在写入 ProducerBatch 时会按照消息存储协议组织好数据,在服务端可以直接写入到文件中。
3.2 RocketMQ 消息发送机制
RocketMQ 消息发送在客户端主要是根据路由选择算法选择一个队列,然后将消息发送到服务端,消息会在服务端按照消息的存储格式进行组织,然后进行持久化等操作。
3.3 消息发送对比
Kafka 在消息发送方面比 RokcetMQ 有一个显著的优势就是消息格式的组织是发生在客户端,这样会有一个大的优势节约了 Broker 端的CPU压力,客户端“分布式”的承接了其优势,其架构方式有点类似 shardingjdbc 与 MyCat 的区别。
Kafka 在消息发送端另外一个特点是引入了双端缓存队列,Kafka 无处不在追求批处理,这样显著的特点是能提高消息发送的吞吐量,但与之带来的是增大消息的响应时间,并且带来了消息丢失的可能性,因为 Kafka 追加到消息缓存后会返回成功,如果消息发送方异常退出,会带来消息丢失。
Kafka 中的 linger.ms = 0 可类比 RocketMQ 消息发送的效果。
但 Kafka 通过提供 batch.size 与 linger.ms 两个参数按照场景进行定制化,比 RocketMQ 灵活。
例如日志集群,通常会调大 batch.size 与 linger.ms 参数,重复发挥消息批量发送机制,提高其吞吐量;但如果对一些响应时间比较敏感的话,可以适当减少 linger.ms 的值。
总结
从上面的对比来看,Kafka 在性能上综合表现确实要比 RocketMQ 更加的优秀,但在消息选型过程中,我们不仅仅要参考其性能,还有从功能性上来考虑,例如 RocketMQ 提供了丰富的消息检索功能、事务消息、消息消费重试、定时消息等。
笔者个人认为通常在大数据、流式处理场景基本选用 Kafka,业务处理相关选择 RocketMQ。
声明:本文为 CSDN 博主「唯有坚持不懈 」的原创稿件,版权归作者所有。原文地址:https://blog.csdn.net/prestigeding/article/details/110408415
kafka有topic和partition的概念,而nsq有topic和channel的概念,topic这一层上大家概念还比较类似,都是说一种订阅的消息类型。到partition和channel这一层就不同了。
工作原理
kafka的producer产生特定种类的topic,分发到各个partition中,是没有重复消息的,comsumer本身订阅的是某一个topic,而每个partition只能连接1个comsumer,1个comsumer是可以处理多个partition的,而且其中会根据comsumer的数量做负载均衡。
nsq的channel就不同了,所有的channel都会拿到一份topic传来全部信息传到1个nsqd里,comsumer订阅的不是不仅是topic,还要包含指定channel,一个nsqd接的comsumer数量也可以是多个,nsqlookup会根据comsumer的订阅的channel将其指到特定的nsqd上。
使用场景
kafka更像是一个消息的分发器件,对于消息的分发实现topic级别的负载均衡,是针对不同消息的处理模式。对同一消息的不同处理,因为kafka本身会将所有消息固化,接不同的comsumer组去处理的时候只要将offset置到指定位置即可。
nsq比kafka多了一层,对同一消息可能不同业务场景需求也不同,因此用不同的channel去接topic,这样consumer连接channel对应的nsqd去做处理,这是因为nsq本身不做消息的固化,处理完了除了内存里的其他就丢了(除非将 –mem-queue-size 设置为 0),因此用这种处理模式。
区别
kafka消息会固化,存文件,nsq默认是不保存的
kafka消息因为固化下来,所以是保序的,nsq传递时候通常是无序的,当然你也可以保留下信息去check时间戳,因此nsq更适合处理数据量大但是彼此间没有顺序关系的消息。
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