Apache Kafka系列(四) 多執行緒Consumer方案
本文的圖片是通過PPT截圖出的,讀者如果修改意見請聯絡我
一、Consumer為何需要實現多執行緒
假設我們正在開發一個訊息通知模組,該模組允許使用者訂閱其他使用者傳送的通知/訊息。該訊息通知模組採用Apache Kafka,那麼整個架構應該是訊息的釋出者通過Producer呼叫API寫入訊息到Kafka Cluster中,然後訊息的訂閱者通過Consumer讀取訊息,剛開始的時候系統架構圖如下:
但是,隨著使用者數量的增多,通知的資料也會對應的增長。總會達到一個閾值,在這個點上,Producer產生的數量大於Consumer能夠消費的數量。那麼Broker中未消費的訊息就會逐漸增多。即使Kafka使用了優秀的訊息持久化機制來儲存未被消費的訊息,但是Kafka的訊息保留機制限制
二、多執行緒的Kafka Consumer 模型類別
基於Consumer的多執行緒模型有兩種型別:
- 模型一:多個Consumer且每一個Consumer有自己的執行緒,對應的架構圖如下:
- 模型二:一個Consumer且有多個Worker執行緒
兩種實現方式的優點/缺點比較如下:
名稱 | 優點 | 缺點 |
---|---|---|
模型一 |
1.Consumer Group容易實現 2.各個Partition的順序實現更容易 |
1.Consumer的數量不能超過Partition的數量,否則多出的Consumer永遠不會被使用到 2.因沒個Consumer都需要一個TCP連結,會造成大量的系統性能損耗 |
模型二 | 1.由於通過執行緒池實現了Consumer,橫向擴充套件更方便 |
1.在每個Partition上實現順序處理更困難。 例如:同一個Partition上有兩個待處理的Message需要被執行緒池中的2個執行緒消費掉,那這兩個執行緒必須實現同步 |
三、程式碼實現
3.1 前提
-
- Kafka Broker 0.11.0
- JDK1.8
- IDEA
- Maven3
- Kafka環境搭建及Topic建立修改等請參照本系列的前幾篇文章。
3.2 原始碼結構
其中,consumergroup包下面對應的是模型一的程式碼,consumerthread包下是模型二的程式碼。ProducerThread是生產者程式碼。
3.3 pom.xml
<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.randy</groupId> <artifactId>kafka_multithread_consumer_model</artifactId> <packaging>war</packaging> <version>1.0-SNAPSHOT</version> <name>kafka_multithread_consumer_model Maven Webapp</name> <url>http://maven.apache.org</url> <properties> <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding> <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target> </properties> <dependencies> <dependency> <groupId>org.apache.kafka</groupId> <artifactId>kafka-clients</artifactId> <version>0.11.0.0</version> </dependency> </dependencies> <build> <finalName>kafka_multithread_consumer_model</finalName> </build> </project>
3.4 方案一:Consumer Group
ProducerThread.java是一個生產者執行緒,傳送訊息到Broker
ConsumerThread.java是一個消費者執行緒,由於消費訊息
ConsumerGroup.java用於產生一組消費者執行緒
ConsumerGroupMain.java是入口類
3.4.1 ProducerThread.java
package com.randy; import org.apache.kafka.clients.producer.*; import java.util.Properties; /** * Author : RandySun ([email protected]) * Date : 2017-08-20 11:41 * Comment : */ public class ProducerThread implements Runnable { private final Producer<String,String> kafkaProducer; private final String topic; public ProducerThread(String brokers,String topic){ Properties properties = buildKafkaProperty(brokers); this.topic = topic; this.kafkaProducer = new KafkaProducer<String,String>(properties); } private static Properties buildKafkaProperty(String brokers){ Properties properties = new Properties(); properties.put("bootstrap.servers", brokers); properties.put("acks", "all"); properties.put("retries", 0); properties.put("batch.size", 16384); properties.put("linger.ms", 1); properties.put("buffer.memory", 33554432); properties.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer"); properties.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer"); return properties; } @Override public void run() { System.out.println("start sending message to kafka"); int i = 0; while (true){ String sendMsg = "Producer message number:"+String.valueOf(++i); kafkaProducer.send(new ProducerRecord<String, String>(topic,sendMsg),new Callback(){ @Override public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception e) { if(e != null){ e.printStackTrace(); } System.out.println("Producer Message: Partition:"+recordMetadata.partition()+",Offset:"+recordMetadata.offset()); } }); // thread sleep 3 seconds every time try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("end sending message to kafka"); } } }View Code
3.4.2 ConsumerThread.java
package com.randy.consumergroup; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords; import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer; import java.util.Arrays; import java.util.Properties; /** * Author : RandySun ([email protected]) * Date : 2017-08-20 12:03 * Comment : */ public class ConsumerThread implements Runnable { private static KafkaConsumer<String,String> kafkaConsumer; private final String topic; public ConsumerThread(String brokers,String groupId,String topic){ Properties properties = buildKafkaProperty(brokers,groupId); this.topic = topic; this.kafkaConsumer = new KafkaConsumer<String, String>(properties); this.kafkaConsumer.subscribe(Arrays.asList(this.topic)); } private static Properties buildKafkaProperty(String brokers,String groupId){ Properties properties = new Properties(); properties.put("bootstrap.servers", brokers); properties.put("group.id", groupId); properties.put("enable.auto.commit", "true"); properties.put("auto.commit.interval.ms", "1000"); properties.put("session.timeout.ms", "30000"); properties.put("auto.offset.reset", "earliest"); properties.put("key.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); properties.put("value.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); return properties; } @Override public void run() { while (true){ ConsumerRecords<String,String> consumerRecords = kafkaConsumer.poll(100); for(ConsumerRecord<String,String> item : consumerRecords){ System.out.println("Consumer Message:"+item.value()+",Partition:"+item.partition()+"Offset:"+item.offset()); } } } }View Code
3.4.3 ConsumerGroup.java
package com.randy.consumergroup; import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * Author : RandySun ([email protected]) * Date : 2017-08-20 14:09 * Comment : */ public class ConsumerGroup { private final String brokers; private final String groupId; private final String topic; private final int consumerNumber; private List<ConsumerThread> consumerThreadList = new ArrayList<ConsumerThread>(); public ConsumerGroup(String brokers,String groupId,String topic,int consumerNumber){ this.groupId = groupId; this.topic = topic; this.brokers = brokers; this.consumerNumber = consumerNumber; for(int i = 0; i< consumerNumber;i++){ ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(brokers,groupId,topic); consumerThreadList.add(consumerThread); } } public void start(){ for (ConsumerThread item : consumerThreadList){ Thread thread = new Thread(item); thread.start(); } } }View Code
3.4.4 ConsumerGroupMain.java
package com.randy.consumergroup; import com.randy.ProducerThread; /** * Author : RandySun ([email protected]) * Date : 2017-08-20 14:18 * Comment : */ public class ConsumerGroupMain { public static void main(String[] args){ String brokers = "Server2:9092"; String groupId = "group01"; String topic = "HelloWorld"; int consumerNumber = 3; Thread producerThread = new Thread(new ProducerThread(brokers,topic)); producerThread.start(); ConsumerGroup consumerGroup = new ConsumerGroup(brokers,groupId,topic,consumerNumber); consumerGroup.start(); } }View Code
3.5 方案二:多執行緒的Consumer
ConsumerThreadHandler.java用於處理髮送到消費者的訊息
ConsumerThread.java是消費者使用執行緒池的方式初始化消費者執行緒
ConsumerThreadMain.java是入口類
3.5.1 ConsumerThreadHandler.java
package com.randy.consumerthread; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord; /** * Author : RandySun ([email protected]) * Date : 2017-08-20 16:29 * Comment : */ public class ConsumerThreadHandler implements Runnable { private ConsumerRecord consumerRecord; public ConsumerThreadHandler(ConsumerRecord consumerRecord){ this.consumerRecord = consumerRecord; } @Override public void run() { System.out.println("Consumer Message:"+consumerRecord.value()+",Partition:"+consumerRecord.partition()+"Offset:"+consumerRecord.offset()); } }View Code
3.5.2 ConsumerThread.java
package com.randy.consumerthread; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord; import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords; import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer; import java.util.Arrays; import java.util.Properties; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * Author : RandySun ([email protected]) * Date : 2017-08-20 16:42 * Comment : */ public class ConsumerThread { private final KafkaConsumer<String, String> consumer; private final String topic; // Threadpool of consumers private ExecutorService executor; public ConsumerThread(String brokers, String groupId, String topic){ Properties properties = buildKafkaProperty(brokers,groupId); this.consumer = new KafkaConsumer<>(properties); this.topic = topic; this.consumer.subscribe(Arrays.asList(this.topic)); } public void start(int threadNumber){ executor = new ThreadPoolExecutor(threadNumber,threadNumber,0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(1000), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); while (true){ ConsumerRecords<String,String> consumerRecords = consumer.poll(100); for (ConsumerRecord<String,String> item : consumerRecords){ executor.submit(new ConsumerThreadHandler(item)); } } } private static Properties buildKafkaProperty(String brokers, String groupId){ Properties properties = new Properties(); properties.put("bootstrap.servers", brokers); properties.put("group.id", groupId); properties.put("enable.auto.commit", "true"); properties.put("auto.commit.interval.ms", "1000"); properties.put("session.timeout.ms", "30000"); properties.put("auto.offset.reset", "earliest"); properties.put("key.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); properties.put("value.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer"); return properties; } }View Code
3.5.3 ConsumerThreadMain.java
package com.randy.consumerthread; import com.randy.ProducerThread; /** * Author : RandySun ([email protected]) * Date : 2017-08-20 16:49 * Comment : */ public class ConsumerThreadMain { public static void main(String[] args){ String brokers = "Server2:9092"; String groupId = "group01"; String topic = "HelloWorld"; int consumerNumber = 3; Thread producerThread = new Thread(new ProducerThread(brokers,topic)); producerThread.start(); ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(brokers,groupId,topic); consumerThread.start(3); } }View Code
四. 總結
本篇文章列舉了兩種不同的消費者模式。兩者各有利弊。所有程式碼都上傳到了https://github.com/qizhelongdeyang/kafka_multithread_consumer_model.git ,如有疑問或者錯誤請指正
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