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Kafka从 0.11.0.0 版本开始提供了一种在生产者和消费者之间传递元数据的机制,叫做 Kafka header。使用这个机制,你可以在消息中添加一些与数据内容无关的附加信息,如消息的来源、类型、版本、生产时间、过期时间、分区数、用户 ID 等等。
Kafka header 是由一个或多个键值对组成的列表,每个键值对都称为 header。 消息可以包含零个或多个 header。
下面是一些简单的理解 Kafka header 的方式:
消息追踪
通过在Header中添加一个全局唯一的ID,可以跟踪消息在整个应用系统中的传递轨迹。
ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>("mytopic", "myvalue");
record.headers().add("messageId", UUID.randomUUID().toString().getBytes());
producer.send(record);
在消费消息的时候,可以获取到消息的KafkaHeader,并从中提取出消息ID进行追踪:
ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(100));
for (ConsumerRecord<String, String> record : records) {
Headers headers = record.headers();
String messageId = new String(headers.lastHeader("messageId").value());
System.out.println("Received message with ID: " + messageId);
}
消息路由
Header可以为消息添加一个路由键,在消息传递的过程中,可以根据这个路由键进行消息的路由。
ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>("mytopic", "myvalue");
record.headers().add("routeKey", "myroutekey".getBytes());
producer.send(record);
在消费消息的时候,消费者可以根据路由键过滤出需要消费的消息:
ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(100));
for (ConsumerRecord<String, String> record : records) {
Headers headers = record.headers();
String routeKey = new String(headers.lastHeader("routeKey").value());
if (routeKey.equals("myroutekey")) {
//process the message
}
}
传递消息元数据
Header可以在消息传递过程中携带一些重要的元数据,这些元数据可以用于解释消息的内容或者处理方式。
ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>("mytopic", "myvalue");
record.headers().add("content-type", "text/plain".getBytes());
producer.send(record);
在消费消息的时候,可以从KafkaHeader中提取出content-type元数据,来解释消息的内容格式:
ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(100));
for (ConsumerRecord<String, String> record : records) {
Headers headers = record.headers();
String contentType = new String(headers.lastHeader("content-type").value());
if (contentType.equals("text/plain")) {
//process the message
}
}
生产者
package com.byd.dev.kfk; import org.apache.hadoop.security.UserGroupInformation; import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer; import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig; import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord; import org.apache.kafka.common.header.Header; import org.apache.kafka.common.header.internals.RecordHeader; import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer; import java.io.IOException; import java.security.PrivilegedAction; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Properties; import java.util.Scanner; public class HeaderProducer { public static void main(String[] args) { // kerberos认证 System.setProperty("java.security.krb5.conf", "D:/demo/krb5.conf"); System.setProperty("javax.security.auth.useSubjectCredsOnly", "false"); System.setProperty("java.security.auth.login.config", "D:/demo/jaas.conf"); try { UserGroupInformation.loginUserFromKeytab("c.dev.hdfs", "D:/demo/demo.keytab"); UserGroupInformation.getCurrentUser().doAs(new PrivilegedAction<Object>() { @Override public Object run() { try { runProducer(); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } return null; } }); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } /** * 启动生产者 */ public static void runProducer() throws InterruptedException { KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(getProducerProperties()); sendHeaderMessage(producer); } /** * 生产带有Header的记录 * * @param producer KafkaProducer */ public static void sendHeaderMessage(KafkaProducer<String, String> producer) throws InterruptedException { List<Header> headers = new ArrayList<>(); headers.add(new RecordHeader("website", "www.xc.com".getBytes())); Scanner sc = new Scanner(System.in); for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("生产第" + i + "条数据"); String s = sc.next(); ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>("xc", null, "key" + i, "生产的数据为:" + s, headers); producer.send(record); Thread.sleep(1000); } } /** * 发送带时间戳的Header记录 * @param producer KafkaProducer * @param ts 时间戳 */ public static void sendHeaderMessage(KafkaProducer<String, String> producer, long ts) { ts = System.currentTimeMillis(); List<Header> headers = new ArrayList<>(); headers.add(new RecordHeader("website", "www.xc.com".getBytes())); ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>("xc", null, ts, "message", "Hello World", headers); producer.send(record); } /** * 获取连接Kafka的配置 * @return Properties */ public static Properties getProducerProperties() { Properties producerProperties = new Properties(); producerProperties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "xxx:9092,xxx:9092,xxx:9092"); producerProperties.put("sasl.kerberos.service.name", "kafka"); producerProperties.put("sasl.mechanism", "GSSAPI"); producerProperties.put("security.protocol", "SASL_PLAINTEXT"); producerProperties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName()); producerProperties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName()); return producerProperties; } }
消费者
package com.byd.dev.kfk; import org.apache.hadoop.security.UserGroupInformation; 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.header.Header; import org.apache.kafka.common.header.Headers; import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer; import java.io.IOException; import java.security.PrivilegedAction; import java.time.Duration; import java.util.Arrays; import java.util.Properties; public class HeaderConsumer { public static void main(String[] args) { // kerberos认证 System.setProperty("java.security.krb5.conf", "D:/demo/krb5.conf"); System.setProperty("javax.security.auth.useSubjectCredsOnly", "false"); System.setProperty("java.security.auth.login.config", "D:/demo/jaas.conf"); try { UserGroupInformation.loginUserFromKeytab("c.dev.hdfs", "D:/project/lab-project/src/main/resources/kerberos/dev/ic.dev.hdfs.keytab"); UserGroupInformation.getCurrentUser().doAs(new PrivilegedAction<Object>() { @Override public Object run() { try { runConsumer(); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } return null; } }); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } /** * 启动消费者 */ public static void runConsumer(){ KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<>(getConsumerProperties()); consumerMessageWithHeader(consumer); } /** * 获取连接Kafka的配置 * @return Properties */ public static Properties getConsumerProperties() { Properties consumerProperties = new Properties(); consumerProperties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "xxx:9092,xxx:9092,xxx:9092"); consumerProperties.put("sasl.kerberos.service.name","kafka"); consumerProperties.put("sasl.mechanism","GSSAPI"); consumerProperties.put("security.protocol","SASL_PLAINTEXT"); consumerProperties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); consumerProperties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName()); consumerProperties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "ConsumerGroup1"); return consumerProperties; } /** * 消费带有Header的记录 * @param consumer KafkaConsumer */ public static void consumerMessageWithHeader(KafkaConsumer<String, String> consumer) { consumer.subscribe(Arrays.asList("xc")); while (true){ ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMinutes(10)); for (ConsumerRecord<String, String> record : records) { System.out.println("消费记录的key:"+record.key()); System.out.println("消费记录的value:"+record.value()); Headers consumedHeaders = record.headers(); for (Header header : consumedHeaders) { System.out.println("header的key:"+header.key()); System.out.println("header的value:"+new String(header.value())); } } } } }
结果:
生产者生产消息:
hello
生产第1条数据
world
生产第2条数据
消费者消费消息:
消费记录的key:key0
消费记录的value:生产的数据为:hello
header的key:website
header的value:www.xc.com
消费记录的key:key1
消费记录的value:生产的数据为:world
header的key:website
header的value:www.xc.com
package com.byd.dev; import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment; import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.FlinkKafkaConsumer; import org.apache.hadoop.security.UserGroupInformation; import java.io.IOException; import java.security.PrivilegedAction; import java.util.Properties; public class FlinkKafkaHeader { public static String topic = "xc"; public static void main(String[] args) { StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment(); env.setParallelism(1); // kerberos认证 System.setProperty("java.security.krb5.conf", "D:/demo/krb5.conf"); System.setProperty("javax.security.auth.useSubjectCredsOnly", "false"); System.setProperty("java.security.auth.login.config", "D:/demo/jaas.conf"); try { UserGroupInformation.getCurrentUser().doAs(new PrivilegedAction<Object>() { @Override public Object run() { try { runApp(env); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } return null; } }); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } public static void runApp(StreamExecutionEnvironment env) throws Exception { FlinkKafkaConsumer<String> consumer = new FlinkKafkaConsumer<>(topic, new MyDeserializationSchema(), getKafkaProperties()); consumer.setStartFromEarliest(); env.addSource(consumer).print(); env.execute(FlinkKafkaHeader.class.getSimpleName()); } /** * 获取连接Kafka的配置 * @return Properties */ public static Properties getKafkaProperties() { Properties props = new Properties(); props.setProperty("bootstrap.servers", "xxx:9092,xxx:9092,xxx:9092"); props.setProperty("group.id", "group1"); props.setProperty("flink.partition-discovery.interval-millis", "10000"); props.setProperty("security.protocol", "SASL_PLAINTEXT"); props.setProperty("sasl.mechanism", "GSSAPI"); props.setProperty("sasl.kerberos.service.name", "kafka"); return props; } }
package com.byd.dev; import org.apache.flink.api.common.typeinfo.TypeInformation; import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.KafkaDeserializationSchema; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord; import org.apache.kafka.common.header.Header; public class MyDeserializationSchema implements KafkaDeserializationSchema<String> { @Override public boolean isEndOfStream(String s) { return false; } @Override public String deserialize(ConsumerRecord<byte[], byte[]> consumerRecord) throws Exception { Iterable<Header> headers = consumerRecord.headers(); for (Header header : headers) { String key = header.key(); String value = new String(header.value(), "UTF-8"); // 处理 header 数据 System.out.println("kafka的header数据:" + key + ":" + value); } return new String(consumerRecord.value(), "UTF-8"); } @Override public TypeInformation<String> getProducedType() { return TypeInformation.of(String.class); } }
KafkaHeader的设计思路是基于Kafka的消息体系结构设计的,消息体系结构包括了消息的消息体、消息头和消息尾。KafkaHeader被设计成一个可扩展的消息头,可以为消息添加一些有用的元数据。KafkaHeader的键使用字符串表示,并且值可以是任何字节序列。
KafkaHeader还可以使用基于优先级的机制,覆盖或者添加KafkaHeader。当发送相同主题和分区的消息时,新的KafkaHeader将覆盖旧的KafkaHeader。
KafkaProducer和KafkaConsumer都提供了API,用于访问和修改KafkaHeader。其中KafkaProducer提供的API可以为将要发送到Kafka服务器的消息添加或者删除KafkaHeader。而KafkaConsumer提供的API可以用于从接收到的消息中提取KafkaHeader,并对消息进行分析和处理。
由于KafkaHeader是在消息中添加的元数据,因此在为消息添加KafkaHeader时需要注意以下几点:
注意KafkaHeader的大小:KafkaHeader的大小会影响网络传输的性能,因此在添加KafkaHeader时需要权衡添加元数据的重要程度和通信性能的需要。
注意KafkaHeader支持的数据类型:KafkaHeader支持的数据类型包括了任何字节序列,因此在添加KafkaHeader时需要确保添加的元数据可以正确地解析和处理。
注意KafkaHeader的覆盖机制:当发送相同主题和分区的消息时,新的KafkaHeader会覆盖旧的KafkaHeader,因此需要注意不要在消息发送过程中出现意外丢失KafkaHeader的情况。
注意KafkaHeader的存在:KafkaHeader虽然可以为消息提供有用的元数据,但是当使用者处理消息时需要确保消息本身是唯一的标识,而不是KafkaHeader。
本文介绍了 Kafka 中的 header,它可以用来传递一些与数据内容无关的附加信息,方便消费者解析和处理消息。与数据的 key、value 不同,header 不包含实际的消息内容,它们只是元数据,不影响消息的生命周期。在生产者和消费者中都可以使用 Kafka header,可以通过 API 来添加、读取和操作 header。
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