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消息队列Kafka简单使用(可以直接上手)

1.消息中间件简介

消息中间件（Message Middleware）是一种在分布式系统中用于解耦不同服务或组件的软件，它通过异步消息传递的方式来实现服务之间的通信。消息中间件允许系统组件之间通过发送和接收消息进行交互，而无需知道彼此的具体实现细节，从而提高了系统的可扩展性、灵活性和可靠性。

关键特性：

  1. 异步通信：消息发送者不需要等待接收者的即时响应，可以继续执行其他任务；
  2. 解耦：消息中间件降低了服务之间的耦合度，使得各个服务可以独立开发和部署；
  3. 可靠传输：消息中间件通常提供消息持久化功能，确保消息不会因系统故障而丢失；
  4. 负载均衡：消息中间件可以平衡不同服务之间的负载，避免单个服务的过载；
  5. 消息排序：保证消息按照特定的顺序进行处理；
  6. 事务管理：支持事务性消息，确保消息处理的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID特性）。

常见使用场景：

  1. 应用解耦：在不同的服务或应用之间传递消息，降低它们之间的直接依赖；
  2. 事件驱动架构：在事件驱动的系统中，消息中间件作为事件总线，传递事件消息；
  3. 分布式系统：在分布式环境中，消息中间件用于服务间的通信；
  4. 大数据处理：在数据分析和处理系统中，消息中间件用于收集和分发大量数据；
  5. 微服务架构：微服务之间通过消息中间件进行通信，实现服务的独立性和动态扩展。

常见消息中间件：

  1. Apache Kafka：适用于高吞吐量、可扩展的分布式消息系统；
  2. RabbitMQ：基于AMQP协议的开源消息代理软件，适用于复杂的消息路由；
  3. ActiveMQ：也是一个基于JMS的开源消息代理，支持多种跨语言的通讯协议；
  4. Amazon SQS：亚马逊提供的简单队列服务，适用于云环境中的消息队列；
  5. Apache Pulsar：是一个用于服务器到服务器的消息传递系统，具有高吞吐量、低延迟的特点。

消息模型：

  1. 点对点（Point-to-Point）：消息从一个发送者发送到一个接收者；
  2. 发布/订阅（Publish/Subscribe）：消息从一个发送者发送到多个接收者；
  3. 请求/回复（Request/Reply）：发送者发送消息并等待接收者的响应。

2.Kafka介绍

Kafka是一个由LinkedIn公司开发的分布式流处理平台，它具有高吞吐量、可扩展性强、可持久化、可容错等特点，被广泛用于构建实时的数据管道和流式应用程序。Kafka的消息模型主要基于发布/订阅（Publish/Subscribe）模式，但也包含了点对点（Point-to-Point）模型的某些特性。

发布/订阅模型：

  1. 主题（Topics）：在Kafka中，消息被发布到称为“主题”的类别中。主题类似于消息队列，但它可以拥有多个订阅者；
  2. 生产者（Producers）：生产者是发布消息到Kafka主题的实体。生产者可以选择将消息发送到主题内的任何一个分区；
  3. 消费者（Consumers）：消费者是订阅主题并读取消息的实体。在Kafka中，消费者可以是属于消费者组的一部分；
  4. 消费者组（Consumer Groups）：消费者组是一组消费者的集合，它们共同消费一个主题的消息，但每个消费者只能消费到消息的一个子集。Kafka确保每个分区只由消费者组中的一个消费者来消费，以避免重复消费；
  5. 代理（Broker）：Kafka集群中的服务器，存储数据并处理客户端的请求；
  6. ZooKeeper：Kafka使用ZooKeeper来协调broker，并保持集群配置的一致性。

架构：
在这里插入图片描述

分区（Partitions）：

  1. 消息分区：一个主题可以有一个或多个分区，每个分区是一个有序且不可变的消息序列。分区内的每条消息都会被分配一个顺序的、不可变的ID，称为偏移量（Offset）。
  2. 分区副本：为了提高可用性，Kafka允许为每个分区创建多个副本，这些副本分布在不同的broker上。副本分为领导者副本（Leader）和跟随者副本（Follower），生产者和消费者只与领导者副本交互，跟随着副本只是被动跟随。

发布/订阅消息模型的特点：

  1. 持久化：Kafka将消息持久化到磁盘，即使在系统故障的情况下也不会丢失消息；
  2. 高吞吐量：通过分区和并行处理，Kafka能够处理大量的消息；
  3. 可扩展性：可以轻松地向Kafka集群添加更多的broker，无需停机，以增加处理能力；
  4. 容错性：通过副本机制，Kafka能够在broker失败的情况下继续工作；
  5. 有序性：在单个分区内部，消息是有序的，消费者按照顺序读取消息。在分区内部，消息是有序的，在不同的分区之间，消息的顺序是不保证的，如果需要全局有序，则只能使用单个分区。

3.Kafka安装

百度网盘链接：kafka_2.13-3.7.1.tgz

Windows安装

前提条件： Java环境（JDK 1.8或更高版本）

  1. 下载Kafka： 从Kafka官网下载下载Windows版本的Kafka在这里插入图片描述
  2. 解压Kafka安装包： 将下载的Kafka压缩包解压到一个目录下，调整一下目录，把kafka_2.13-3.7.1改成kafka，其中bin文件夹里还有个windows文件夹，是Windows使用的脚本文件在这里插入图片描述
  3. 启动Zookeeper服务： Kafka本身包含了Zookeeper启动Zookeeper之前先配置一下，在config文件夹下zookeeper.properties文件，主要修改下面两项# 数据存储dataDir=E:/projects/Kafka/kafka/zookeeper-data# 日志文件dataLogDir=E:/projects/Kafka/kafka/zookeeper-logs命令行进入/bin/windows目录下，启动，没有报错停止就是启动成功了zookeeper-server-start.bat ../../config/zookeeper.properties
  4. 启动Kafka服务：启动Kafka之前也要配置一下，在config文件夹下server.properties文件# 集群模式下，每台Kafka服务器需要一个唯一的broker.id值broker.id=0# 日志文件log.dirs=E:/projects/Kafka/kafka/kafka-logs# zookeeper连接zookeeper.connect=localhost:2181# 端口（不用改）listeners=PLAINTEXT://:9092另起命令行窗口，进入/bin/windows目录下，然后运行以下命令，没有报错停止就是启动成功了kafka-server-start.bat ../../config/server.properties

Linux(CentOS7)安装

前提条件： Java环境（JDK 1.8或更高版本）

  1. 下载Kafka： 从Kafka官网下载下载，右键复制链接在这里插入图片描述
  2. 通过wget下载：wget https://downloads.apache.org/kafka/3.7.1/kafka_2.13-3.7.1.tgz
  3. 解压Kafka安装包：tar-xzf kafka_2.13-3.7.1.tgz -C /usr/localmv /usr/local/Kafka/kafka_2.13-3.7.1 /usr/local/kafka
  4. 启动Zookeeper服务： Kafka本身包含了Zookeeper启动Zookeeper之前先配置一下，在config文件夹下zookeeper.properties文件，主要修改下面两项# vim编辑zookeeper配置文件vi /usr/local/kafka/config/zookeeper.properties# i进入编辑i# esc退出编辑esc# 保存退出:qw# 数据存储dataDir=/usr/local/kafka/zookeeper-data# 日志文件dataLogDir=/usr/local/kafka/zookeeper-logs进入/bin目录下，启动，没有报错停止就是启动成功了cd /usr/local/kafka/binzookeeper-server-start.sh -daemon /usr/local/kafka/config/zookeeper.properties
  5. 启动Kafka服务：启动Kafka之前也要配置一下，在config文件夹下server.properties文件，# 集群模式下，每台Kafka服务器需要一个唯一的broker.id值broker.id=0# 日志文件log.dirs=/usr/local/kafka/kafka-logs# zookeeper连接zookeeper.connect=localhost:2181# 端口（不用改）listeners=PLAINTEXT://:9092另起命令行窗口，进入/bin目录下，然后运行以下命令，没有报错停止就是启动成功了cd /usr/local/kafka/binkafka-server-start.sh -daemon /usr/local/kafka/config/zookeeper.properties

Docker安装

前提条件： Java环境（JDK 1.8或更高版本），确保安装了Docker

  1. 拉取ZooKeeper镜像（Kafka依赖ZooKeeper）：docker pull wurstmeister/zookeeper
  2. 拉取Kafka镜像： 使用以下命令拉取最新的Kafka镜像：docker pull wurstmeister/kafka
  3. 启动ZooKeeper容器： 容器启动起来就成功了docker run -d--name zookeeper -p2181:2181 -t wurstmeister/zookeeper
  4. 启动Kafka容器：容器启动起来就成功了docker run -d--name kafka -p9092:9092 --link zookeeper:zookeeper --envKAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT=zookeeper:2181 --envKAFKA_ADVERTISED_LISTENERS=PLAINTEXT://localhost:9092 --envKAFKA_LISTENERS=PLAINTEXT://0.0.0.0:9092 --envKAFKA_OFFSETS_TOPIC_REPLICATION_FACTOR=1 wurstmeister/kafka- --name kafka: 设置容器的名字为“kafka”。- -p 9092:9092: 将容器的9092端口映射到宿主机的9092端口。- --link zookeeper:zookeeper: 连接到名为“zookeeper”的另一个Docker容器，并且在当前的容器中可以通过zookeeper这个别名来访问它。- --env KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT=zookeeper:2181: 设置环境变量，指定ZooKeeper的连接字符串。- --env KAFKA_ADVERTISED_LISTENERS=PLAINTEXT://localhost:9092: 设置环境变量，指定Kafka的advertised listeners。- --env KAFKA_LISTENERS=PLAINTEXT://0.0.0.0:9092: 设置环境变量，指定Kafka的listeners。- --env KAFKA_OFFSETS_TOPIC_REPLICATION_FACTOR=1: 设置环境变量，指定offsets topic的副本因子。- wurstmeister/kafka: 使用的Docker镜像名字。

4.可视化工具kafka-eagle的安装

百度网盘链接：kafka-eagle-bin-3.0.1.tar.gz

Windows安装

大部分借鉴大佬的安装，做个记录方便以后查看，原文地址

前提条件

  • Kafka已经安装并运行
  • Java环境（JDK 1.8或更高版本）
  • MySQL数据库（用于存储Kafka-Eagle的元数据）
  1. 下载Kafka-Eagle：Kafka-Eagle官网Github地址
  2. 解压Kafka-Eagle安装包： 将下载的Kafka-Eagle压缩包解压到一个目录下，可以修改一下目录

在这里插入图片描述

  1. 配置两个环境变量： JDK(JAVA_HOME)和Kafka-Eagle(KE_HOME)，以Kafka-Eagle为例：在这里插入图片描述在这里插入图片描述
  2. 创建数据库(MySQL)ke，启动项目会自动创建表
  3. 为了能监控Kafka数据，Kafka需要开启JMX，对外暴露更多数据，方便某些监控之类的插件来使用，修改\kafka\bin\windows目录下的kafka-server-start.bat脚本，然后重启Kafka# 在35行下面另起一行添加如下setJMX_PORT=9999
  4. 配置Kafka-Eagle： 编辑E:\projects\Kafka\kafka-eagle\efak-web-3.0.1\conf\system-config.properties文件，配置Kafka和数据库信息：# 配置Zookeeper(5行附近)efak.zk.cluster.alias=cluster1cluster1.zk.list=localhost:2181#cluster2.zk.list=xdn10:2181,xdn11:2181,xdn12:2181# 配置JXM地址(59行附近)cluster1.efak.jmx.uri=service:jmx:rmi:///jndi/rmi://localhost:9999/jmxrmi# 配置MySQL数据库(124行附近)efak.driver=com.mysql.cj.jdbc.Driverefak.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/ke?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&zeroDateTimeBehavior=convertToNullefak.username=rootefak.password=123456# 配置sqlite数据库(116行附近)，和MySQL二选一efak.driver=org.sqlite.JDBCefak.url=jdbc:sqlite:/hadoop/kafka-eagle/db/ke.dbefak.username=rootefak.password=www.kafka-eagle.org
  5. 进入bin目录，运行以下命令ke.bat start
  6. 访问Kafka-Eagle Web界面： 打开浏览器，访问http://localhost:8048/，使用默认用户名admin和密码123456登录。在这里插入图片描述

在安装过程中出现三个问题

  1. Tomcat日志输出乱码解决：在efak-web-3.0.1\kms\conf目录下修改logging.properties配置文件，将Tomcat日志输出编码改为GBK# 大概在51行，将UTF-8改为GBKjava.util.logging.ConsoleHandler.encoding = GBK
  2. MySQL时区异常解决：用root用户设置时区set global time_zone='+8:00';
  3. 表缺失，下载建表sql脚本，百度网盘链接：kafka-eagle-createTable.sql

Linux(CentOS7)安装

前提条件

  • Kafka已经安装并运行
  • Java环境（JDK 1.8或更高版本）
  • MySQL数据库（用于存储Kafka-Eagle的元数据）
  1. 下载Kafka-Eagle： 找到对应下载地址，右键复制链接，wget下载Kafka-Eagle官网Github地址wget https://github.com/smartloli/kafka-eagle-bin/archive/v3.0.1.tar.gz
  2. 解压Kafka-Eagle安装包：# 解压、移动目录等自己看着改，简洁一些就行tar -zxvf kafka-eagle-bin-3.0.1.tar.gz -d /usr/localmv /usr/local/kafka-eagle-bin-3.0.1 /usr/local/kafka-eaglecd /usr/local/kafka-eagletar -zxvf efak-web-3.0.1-bin.tar.gz
  3. 设置环境变量，在/etc/profile文件里# 使用vim编辑文件vi /etc/profile设置环境# 设置值，根据自己文件位置设置export JAVA_HOME=/usr/local/jdk/java-1.8.0-openjdk-1.8.0.161-3.b14.el6_9.x86_64export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jreexport KE_HOME=/usr/local/kafka-eagle/efak-web-3.0.1-binexport CLASSPATH=$CLASSPATH:.:${JAVA_HOME}/lib:${JAVA_HOME}/jre/libexport PATH=${KE_HOME}/bin:${JAVA_HOME}/bin:${JAVA_HOME}/jre/bin:$PATH使其生效# 退出，执行使其生效source /etc/profile
  4. 创建数据库(MySQL)ke，启动项目会自动创建表
  5. 配置Kafka-Eagle： 编辑\usr\local\kafka-eagle\efak-web-3.0.1\conf\system-config.properties文件，配置Kafka和数据库信息：# 配置Zookeeper(5行附近)efak.zk.cluster.alias=cluster1cluster1.zk.list=localhost:2181#cluster2.zk.list=xdn10:2181,xdn11:2181,xdn12:2181# 配置JXM地址(59行附近)cluster1.efak.jmx.uri=service:jmx:rmi:///jndi/rmi://localhost:9999/jmxrmi# 配置MySQL数据库(124行附近)efak.driver=com.mysql.cj.jdbc.Driverefak.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/ke?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&zeroDateTimeBehavior=convertToNullefak.username=rootefak.password=123456# 配置sqlite数据库(116行附近)，和MySQL二选一# efak.driver=org.sqlite.JDBC# efak.url=jdbc:sqlite:/hadoop/kafka-eagle/db/ke.db# efak.username=root# efak.password=www.kafka-eagle.org
  6. 运行以下命令cd /usr/local/kafka-eagle/efak-web-3.0.1./bin/ke.sh start
  7. 访问Kafka-Eagle Web界面： 打开浏览器，访问http://xxxip:8048/，使用默认用户名admin和密码123456登录。

Docker安装

  1. 拉取Kafka-Eagle镜像： 使用以下命令拉取Kafka-Eagle镜像：docker pull soulstone/kafka-eagle
  2. 启动Kafka-Eagle容器：docker run -d --name kafka-eagle -p 8048:8048 \-e ZK_HOSTS="zookeeper:2181" \-e KAFKA_EAGLE_URL="jdbc:mysql://localhost:3306/ke" \-e KAFKA_EAGLE_USER="root" \-e KAFKA_EAGLE_PASSWORD="123456" soulstone/kafka-eagle请确保将MySQL的URL、用户名和密码替换为你自己的数据库信息。
  3. 访问Kafka-Eagle Web界面： 打开浏览器，访问http://localhost:8048/，使用默认用户名admin和密码123456登录。

5.Kafka消息队列的使用

SpringBoot整合Demo

  1. 创建两个Maven项目： 一个是生产者KafkaProducerDemo，用于发布消息，另一个是消费者KafkaConsumerDemo，用于接受消息，两项目目录结构如下：在这里插入图片描述在这里插入图片描述
  2. 引入依赖： 两个项目都在pom.xml中添加Spring Kafka的依赖，整个pom.xml如下<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>com.thkl</groupId> <artifactId>KafkaDemo</artifactId> <packaging>jar</packaging> <version>1.0-SNAPSHOT</version> <parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>2.3.5.RELEASE</version> </parent> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> <version>2.3.5.RELEASE</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.kafka</groupId> <artifactId>spring-kafka</artifactId> <version>2.8.3</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.projectlombok</groupId> <artifactId>lombok</artifactId> <version>1.18.10</version> </dependency> </dependencies> <build> </build></project>
  3. 配置Kafka： 两个项目都在application.yml中配置Kafka的属性，注意端口号别一样server: # 端口号 port: 8080spring: kafka: # Kafka服务器的地址和端口 bootstrap-servers: localhost:9092 consumer: # 消费者组的ID group-id: thkl-group
  4. 在KafkaProducerDemo中创建Kafka生产者：@Service// 可以通过lombok的@AllArgsConstructor注解自动用构造函数注入Beans@AllArgsConstructorpublicclassKafkaProducerService{privateKafkaTemplate kafkaTemplate;publicvoidsendMessage(String message){ kafkaTemplate.send("thkl-topic", message);}}``````@RestController@AllArgsConstructorpublicclassKafkaProducerController{privateKafkaProducerService kafkaProducerService;// 发送消息接口@GetMapping("/send")publicStringsendMessage(String message){ kafkaProducerService.sendMessage(message);return"Message sent successfully";}}
  5. 在KafkaConsumerDemo中创建Kafka消费者：@Servicepublic class KafkaConsumerService { // 使用@KafkaListener注解来创建Kafka消费者 @KafkaListener(topics = "thkl-topic", groupId = "thkl-group") public void receiveMessage(String message) { System.out.println("Received message: " + message); }}
  6. 启动类： 两项目都添加@SpringBootApplicationpublic class KafkaApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(KafkaApplication.class, args); }}
  7. 启动两个项目，端口号不可以一样，不然启动不起来在KafkaProducerDemo发布消息在这里插入图片描述就可以在KafkaConsumerDemo接收到消息了在这里插入图片描述

KafkaTemplate 主要API

KafkaTemplate

是Spring Framework提供的一个用于简化Kafka消息发送的抽象类。它提供了一系列方法来发送消息到Kafka主题，包括同步发送、异步发送、发送消息和对象等。以下是一些主要的

KafkaTemplate

API方法：

  1. 同步发送 - send(String topic, Object message): 发送一个对象到指定主题。- send(String topic, K key, V value): 发送一个键值对到指定主题。
  2. 异步发送 - send(String topic, Object message, long timeout, TimeUnit unit): 异步发送一个对象到指定主题，并等待响应。- send(String topic, K key, V value, long timeout, TimeUnit unit): 异步发送一个键值对到指定主题，并等待响应。
  3. 发送消息和对象 - send(String topic, Object message, Map<String, Object> headers): 发送一个对象到指定主题，并附带消息头。- send(String topic, K key, V value, Map<String, Object> headers): 发送一个键值对到指定主题，并附带消息头。
  4. 发送消息 - send(String topic, Object message, String key): 发送一个对象到指定主题，并指定消息的键。- send(String topic, K key, V value): 发送一个键值对到指定主题。
  5. 发送对象 - send(String topic, Object message): 发送一个对象到指定主题。
  6. 发送消息和对象（可选键） - send(String topic, Object message, String key, Map<String, Object> headers): 发送一个对象到指定主题，并指定消息的键和消息头。- send(String topic, K key, V value, Map<String, Object> headers): 发送一个键值对到指定主题，并附带消息头。
  7. 发送消息（可选键） - send(String topic, Object message, String key): 发送一个对象到指定主题，并指定消息的键。- send(String topic, K key, V value): 发送一个键值对到指定主题。
  8. 发送消息（可选键和消息头） - send(String topic, Object message, String key, Map<String, Object> headers): 发送一个对象到指定主题，并指定消息的键和消息头。- send(String topic, K key, V value, Map<String, Object> headers): 发送一个键值对到指定主题，并附带消息头。
  9. 发送消息（消息头） - send(String topic, Object message, Map<String, Object> headers): 发送一个对象到指定主题，并附带消息头。- send(String topic, K key, V value, Map<String, Object> headers): 发送一个键值对到指定主题，并附带消息头。
  10. 发送消息（键） - send(String topic, Object message, String key): 发送一个对象到指定主题，并指定消息的键。- send(String topic, K key, V value): 发送一个键值对到指定主题。
  11. 发送消息（键和消息头） - send(String topic, Object message, String key, Map<String, Object> headers): 发送一个对象到指定主题，并指定消息的键和消息头。- send(String topic, K key, V value, Map<String, Object> headers): 发送一个键值对到指定主题，并附带消息头。

注： 这些方法的具体实现可能会根据Kafka客户端版本和Spring Kafka版本有所不同。

标签： kafka 分布式 springboot
本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_54041019/article/details/140408599
版权归原作者 THKL 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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