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一、Kafka环境搭建和Topic管理

1 单机环境搭建

1.1 环境准备

  • 安装JDK1.8+,配置JAVA_HOME(CentOS 6.10+ 64bit)
  • 配置主机名和IP映射
  • 关闭防火墙&防火墙开机自启动
  • 集群环境下需要配置每台机器,同步时钟 ntpdate cn.pool.ntp.org | ntp[1-7].aliyun.com
  • 安装&启动zookeeper
  • 安装&启动|关闭Kafka

1.1.1 JDK 安装

  • 安装
~ rpm -qa | grep jdk # 如果没安装过,需要安装
~ rpm -e `rpm -qa | grep jdk` # 卸载老的版本
~ rpm -ivh jdk-8u191-linux-x64.rpm

默认安装在/usr/java/下

  • 配置环境变量

虽然rpm包安装,默认能识别我们的java和javac命令,但不能证明JAVA_HOME就配置成功了,可以通过jps来验证。

1、 vi ~/.bashrc


# 底部增加 JAVA_HOME=/usr/java/latest PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin CLASSPATH=. export JAVA_HOME export PATH export CLASSPATH

2、source ~/.bashrc

3、echo $JAVA_HOME

1.1.2 配置主机名和ip

1、改主机名cat /etc/sysconfig/network,把HOSTNAME更改掉后reboot。这里假设更改为CentOS

2、更改ip

  • ipconfig看看eth0的网卡信息
  • vi /etc/hosts/ 末尾添加 192.168.52.129 CentOS。这里192.168.52.129假设是eth0网卡的ip

3、ping CentOS 来测试是否生效

1.1.3 关闭防火墙和防火墙开机自启动

为了测试方便,内网环境下,我们把防火墙关闭

1、关闭防火墙

  1. 终端命令:service iptables status看下防火墙服务是否启动状态
  2. 如果没关闭,终端执行service iptables stop
  3. 如果关闭了,要启动防火墙:service iptables start

2、关闭防火墙开启自启动

  1. 终端执行:chkconfig iptables off,其中iptables是服务名
  2. chkconfig --list查看所有的开机自启动的服务

1.1.4 zookeeper下载安装

zookeeper官网,选择历史发行版本下载,选择我们要下载的版本,scp到我们的安装机器上

1、解压

tar -zxf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr/解压我们的zk

2、进入解压目录

cd /usr/zookeeper-3.4.6/

3、修改zk配置文件,先拷贝一份模板配置文件再修改

  1. cp conf/zoo_sample.cfg conf/zoo.cfg
  2. vi conf/zoo.cfg
  3. 修改zookeeper的数据目录为:dataDir=/root/zkdata,创建我们刚在指定的数据目录:mkdir /root/zkdata

4、启动我们的zk服务,先进入zk目录:cd /usr/zookeeper-3.4.6/,再启动服务:./bin/zkServer.sh start zoo.cfg

5、 用jps命令查看zookeeper的服务:jps后zk的进程名叫:QuoeumPeerMain,用zk自带命令查看zk的状态,./bin/zkServer.sh status zoo.cfg。看到zk的Mode为standalone单机部署版,且状态ok

1.1.5 kafka下载安装

kafka官网,左下角download按钮,选择我们合适的版本,根据scala版本做选择,下载之后scp到安装机器

1、解压安装包:tar -zxf kafka_2.11-2.2.0.tag -C /usr/,进入安装目录cd /usr/kafka_2.11-2.2.0 ,常规命令目录ls bin/,常规配置目录:ls config/

2、配置server.peoperties: vi config/server.properties

配置解释:

broler.id=0 # kafka的节点唯一标识

listeners=PLAINTEXT://CentOS:9092 #CentOS为当前节点的主机名

log.dirs=/usr/kafka-logs  # kafka的broker节点存储数据的位置

num.partitions=1 # 设置topic的默认分区数

log.retention.hours=168 # 日志默认保存的策略,默认7天

zookeeper.connect=CentOS:2181 # 配置kafka依赖的zookeeper的信息

保存退出

3、kafka的启动,首先要保证zookeeper是正常的。./bin/kafka-server-start.sh -daemon config/server.properties,其中-daemon指的是以后台方式启动

4、查看kafka的启动状态,jps命令,可以看到Kafka进程

5、关闭kafka服务:./bin/kafka-server-stop.sh等一秒左右

6、创建topic:./bin/kafka-topic.sh --help可以得知为:

./bin/kafka-topic.sh --bootstrap-server CentOS:9092 --create --topic topic01 --partitions 2 --replication-factor 1

--topic 指定分区名称

--partitions 指定分区数目

--replication-factor 指定副本因子,副本因子个数不能大于我们broker的个数

7、订阅topic:


./bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server CentOS:9092 --topic topic01 --group group1

--topic 指定订阅哪个topic

--group 消费者要以组的形式,不指定会默认分配

8、生产者生产消息,打开另外终端充当生产者。


./bin/kafka-console-produser.sh --broker-list CentOS:9092 --topic topic01 # 回车后指定发送的消息 > hello~

第一章可以知道,由于相同组是均分topic信息,不同组相互负载均衡。

当我们启动多个消费者时,如果是在一个组里,每次我们发送消息会被其中一个消费者消费到。

当我们启动多个消费者,不在一个组里,每个组都能收到我们发布的信息,达到广播的效果。

2 集群环境搭建

准备三台服务器的虚拟机,假设三台主机的ip分别为,192.168.52.130,192.168.52.131,192.168.52.132

2.1 安装JDK

在三台机器上分别用rpm包,安装jdk:rpm -ivh jdk-8u191-linux-x64.rpm

2.2 配置每台机器的配置

先在a机器上配置,之后拷贝配置到b和c机器即可。跨机器拷贝,做一个机器间sh免密码验证。否则scp需要带上机器密码信息

1、在A机器上,vi /etc/hosts,增加配置:

192.168.52.130 CentOSA
192.168.52.131 CentOSB
192.168.52.132 CentOSC

接着,scp我们的配置到其他两台B和C机器:

scp /etc/hosts CentOSB:/etc/

scp /etc/hosts CentOSC:/etc/

2、在A机器上配置JDK的环境变量,scp到其他两台B和C机器:

  • 第一步:vi ~/.bashrc

# 底部增加 JAVA_HOME=/usr/java/latest PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin CLASSPATH=. export JAVA_HOME export PATH export CLASSPATH
  • 第二步:source ~/.bashrc

  • 第三步:echo $JAVA_HOME

  • 第三步:验证没问题,拷贝到B和C机器:

scp ~/.bashrc CentOSB:~/

scp ~/.bashrc CentOSC:~/

  • 第四步,在b和c机器上,分别source,让配置文件生效

2.3 关闭三台机器的防火墙

参考上文单机的关闭方法

2.4 配置集群网络时钟同步

每台机器安装ntp工具:yum install ntp -y

每台机器上都设置时钟:ntpdate ntp1.aliyun.com并执行clock -w命令同步时钟

2.5 zookeeper集群安装和搭建

1、安装及拷贝配置文件

tar -zxf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /usr/

cd /usr/zookeeper-3.4.6/

cp conf/zoo_sample.cfg conf/zoo.cfg

2、接着更改配置文件:vi zoo.cfg

# 修改原dataDir目录为
dataDir=/root/zkdata # 新增集群其他节点信息,并配置服务端口和主从选举端口
server.1=CentOSA:2888:3888
server.2=CentOSB:2888:3888
server.3=CentOSC:2888:3888

3、创建我们配置文件中指定的数据目录

mkdir /root/zkdata

4、把我们在A上做的操作拷贝到其他节点B和C

scp -r /usr/zookeeper-3.4.6 CentOSB:/usr/

scp -r /usr/zookeeper-3.4.6 CentOSC:/usr/

5、在其他集群节点B和C上同样都创建数据目录

mkdir /root/zkdata

6、在每台机器的数据目录中,写入当前机器的id号。id号参考我们zoo.cfg下的节点配置

A机器: echo 1 > /root/zkdata/myid

B机器: echo 2 > /root/zkdata/myid

C机器: echo 3 > /root/zkdata/myid

7、启动我们每台节点的zookeeper

启动:/usr/zookeeper-3.4.6/bin/zkServer.sh start zoo.cfg

查看状态:/usr/zookeeper-3.4.6/bin/zkServer.sh status zoo.cfg

3.6 集群安装Kafka

1、安装及修改配置文件


tar -zxf kafka_2.11-2.2.0.tgz -C /usr/ cd /usr/kafka_2.11-2.2.0/ vi config/server.properties

2、修改配置文件

A节点配置,其他节点scp后单独改自己的配置:

listeners = PLAINTEXT://CentOSA:9092

log.dirs=/usr/kafka-logs

zookeeper.connect=CentOSA:2181,CentOSB:2181,CentOSC:2181

3、拷贝到其他节点并且更改配置

scp -r kafka_2.11-2.2.0 CentOSB:/usr/

scp -r kafka_2.11-2.2.0 CentOSC:/usr/

B节点:

# A上,默认是0,这里要更改其他节点的brokerID
broker.id=1 listeners = PLAINTEXT://CentOSB:9092 log.dirs=/usr/kafka-logs zookeeper.connect=CentOSA:2181,CentOSB:2181,CentOSC:2181

C节点:

# A上,默认是0,这里要更改其他节点的brokerID
broker.id=2 listeners = PLAINTEXT://CentOSC:9092 log.dirs=/usr/kafka-logs zookeeper.connect=CentOSA:2181,CentOSB:2181,CentOSC:2181

3 集群环境下topic管理概览

1、创建topic

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-topics.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--create
--topic topic01
--partitions 3
--replication-factor 3

在我们配置的kafka日志目录中,可以看到我们topic的分区分配情况:ls /usr/kafka-logs/

2、topic列表

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-topics.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--list

3、topic详情

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-topics.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--describe
--topic topic01
Topic:topic01 PartitionCount:3 ReplicationFactor:3 Configs:segment.bytes=1073741824
Topic: topic01 Partition: 0 Leader: 0 Replicas: 0,2,3 Isr: 0,2,3
Topic: topic01 Partition: 1 Leader: 2 Replicas: 2,3,0 Isr: 2,3,0
Topic: topic01 Partition: 2 Leader: 0 Replicas: 3,0,2 Isr: 0,2,3

4、修改

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-topics.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--create
--topic topic03
--partitions 1
--replication-factor 1 [root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-topics.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--alter
--topic topic03
--partitions 2

注意:kafka的分区数只能由小修改到大,不能由大修改到小

5、删除

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-topics.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--delete
--topic topic03

删除topic之后,我们相应的topic的数据,在我们的日志目录下标识为删除:ls /usr/kafka-logs/

6、订阅

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-console-consumer.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--topic topic01
--group g1
--property print.key=true
--property print.value=true
--property key.separator=,

--topic topic01 需要订阅的topic

--group g1 指定消费者组

--property print.key=true 是否打印key,可选

--property print.value=true 是否打印值,可选

--property key.separator=, key和值用什么分割,可选

注意:订阅,用的是./bin/kafka-console-consumer.sh 而不是./bin/kafka-topics.sh

7、生产

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-console-producer.sh
--broker-list CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--topic topic01

注意:这时用的是--broker-list而不是--bootstrap-server

注意:发布,用的是./bin/kafka-console-producer.sh 而不是./bin/kafka-topics.sh

8、消费组

[root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-consumer-groups.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--list
g1 [root@CentOSA kafka_2.11-2.2.0]# ./bin/kafka-consumer-groups.sh
--bootstrap-server CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092
--describe
--group g1 TOPIC PARTITION CURRENT-OFFSET LOG-END-OFFSET LAG CONSUMER-ID HOST CLIENT-ID
topic01 1 0 0 0 consumer-1-** /192.168.52.130 consumer-1
topic01 0 0 0 0 consumer-1-** /192.168.52.130 consumer-1
topic01 2 1 1 0 consumer-1-** /192.168.52.130 consumer-1

TOPIC : 分区栏

PARTITION:分区栏

CURRENT-OFFSET:消费的偏移量

LOG-END-OFFSET:写入的偏移量

LAG:间隙,有多少数据没有被消费。LAG=LOG-END-OFFSET-CURRENT-OFFSET

二、 Kafka基础API

1 Topic基本操作 DML管理

1.1 新建maven工程

1.2 pom引入依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.kafka/kafka-clients -->
<dependency>
<groupId>org.apache.kafka</groupId>
<artifactId>kafka-clients</artifactId>
<version>2.2.0</version>
</dependency> <!-- https://mvnrepository.com/artifact/log4j/log4j -->
<dependency>
<groupId>log4j</groupId>
<artifactId>log4j</artifactId>
<version>1.2.17</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.slf4j/slf4j-api -->
<dependency>
<groupId>org.slf4j</groupId>
<artifactId>slf4j-api</artifactId>
<version>1.7.25</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.slf4j/slf4j-log4j12 -->
<dependency>
<groupId>org.slf4j</groupId>
<artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
<version>1.7.25</version>
</dependency> <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.commons/commons-lang3 -->
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-lang3</artifactId>
<version>3.9</version>
</dependency>

1.3 配置文件增加日志配置项

1、resources目录下,新建log4j.properies

2、添加配置信息

log4j.rootLogger = info,console

log4j.appender.console = org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.console.Target = System.out
log4j.appender.console.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.console.layout.ConversionPattern = %p %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %c - %m%n

1.4 增加案例demo-DML

1、链接Kafka

Properties props = new Properties();

props.put(AdminClientConfig.BOOTSTRAP_SERVER_CONFIG, "CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092");

KafkaAdminClient adminClient = (KafkaAdminClient)KafkaAdminClient.create(props);

// 查看Topic列表
ListTopicResult topicResult = adminClient.listTopics();
Set<String> names = topicResult.names().get;
names.foreach(name - > Printf:out(name)); // 创建topic信息。默认是异步的
CreateTopicResult createTopicsResult = adminClient.createTopic(Arrays.asList(new NewTopic("topic02",3,(short)3);
// 改为同步创建需加上下面这句
createTopicsResult.all().get(); // 删除topic
DeleteTopicsResult deleteTopics = adminClient.deleteTopics(Arrays.asList("topic02","topic03"));
// 改为同步删除,加上下面代码
deleteTopics.all().get(); // 查看topic详情信息
DescribeTopicsResult dtr = adminClient.describeTopics(Array.asList("topic01"));
Map<String, TopicDescribe> topicDescriptionMap = dtr.all().get(); for(Map.Entry<String, TopicDescribption> entry : topicDescriptionMap.entrySet()) {
System.out.prientln(entry.getKey() + "\t" + entry.getValue());
} // 关闭AdminClient
adminClient.close();

1.2 生产者-demo

链接信息的客户端要换成ProducerConfig,且增加key和value的反序列化配置项SERIALIZER, StringSerizlizer.class

// 链接信息配置
Properties props = new Properties();
// 这里由原来的AdminClientConfig更改为ProducerConfig
props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVER_CONFIG, "CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092");
// 配置Key的序列化
props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerizlizer.class.getName());
// 配置值的序列化
props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerizlizer.class.getName()); // 生产者
KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<String, String>(props); // 发送10条消息给broker for(int i=0; i<10; i++) {
// 构造消息,消息有多种构造,包括带不带分区,时间戳信息等。
// 这里例子用一个比较简单的topic+key+value的形式
ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<String, String>("topic01","key"+i, "value"+i); // 发送消息给服务器
producer.send(record);
} // 关闭
producer.close();

1.3 消费者-demo sub/assign

链接信息的客户端要换成ConsumerConfig,且根据生产者的序列化配置SERIALIZER,改为反序列化DESERIALIZER, StringDeserizlizer.class, 切要配置消费者组信息,这里配置"g1"


// 链接信息配置
Properties props = new Properties(); // 这里由原来的AdminClientConfig更改为ConsumerConfig
props.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVER_CONFIG, "CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092"); // 配置Key的反序列化DESERIALIZER
props.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserizlizer.class.getName()); // 配置值的反序列化DESERIALIZER
props.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserizlizer.class.getName()); // 消费者必须属于某一个消费者组
props.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "g1"); // 通过配置创建消费者
KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<String, String>(props); // 订阅相关的topics.支持正则。这里订阅所有以“topic”开头的topic
consumer.subscribe(Pattern.compile("^topic.*"")); // 遍历消息队列
while(true) {
// 每一秒抓取一次
ConsumeRecords<String,String> consumerRecords = consumer.poll(Duration.ofSeconds(1));
// 从队列中取到数据
if(!consumerRecords.isEmpty()) { Iterator<ConsumerRecord<String,String>> recordIterator = consumerRecords.iterator(); while(recordIterator.hasNext()) {
// 获取一个消费消息
ConsumerRecord<String, String> record = recordIterator.next();
// 该消息所属topic
String topic = record.topic();
// 该消息所属分区
int partition = record.partition();
// 该消息在队列中的偏移量
long offset = record.offset(); // 该消息的key
String key = record.key();
// 该消息的value
String value = record.value();
// 该消息的时间戳
long timestamp = record.timestamp(); // 打印
System.out.println(topic);
System.out.println(partition);
System.out.println(offset);
System.out.println(key);
System.out.println(value);
System.out.println(timestamp);
}
}
}

不指定消费者组的消费,这个时候我们可以启动n个消费者,消费者之前不会互相均分。因为没有了组管理信息。消费实例之间不会互相影响

// 链接信息配置
Properties props = new Properties(); // 这里由原来的AdminClientConfig更改为ConsumerConfig
props.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVER_CONFIG, "CentOSA:9092,CentOSB:9092,CentOSC:9092"); // 配置Key的反序列化DESERIALIZER
props.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserizlizer.class.getName()); // 配置值的反序列化DESERIALIZER
props.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserizlizer.class.getName()); // 通过配置创建消费者
KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<String, String>(props); // 订阅相关的topics,手动指定消费分区,失去组管理特性
// 消费分区信息
List<TopicPartion> partions = Arrays.asList(new TopicPartion("topic01",0);
// 指定消费者的消费分区
consumer.assign(partions);
// 指定消费分区的位置,根据上文,可以知道我们从topic01的0分区从头消费
// consumer.seekToBeginning(partitions); // 从某Topic的某分区的,某位置消费。例如从topic01的0分区的1位置开始消费
consumer.seek(new TopicPartition("topic01",0), 1); // 遍历消息队列
while(true) {
// 每一秒抓取一次
ConsumeRecords<String,String> consumerRecords = consumer.poll(Duration.ofSeconds(1));
// 从队列中取到数据
if(!consumerRecords.isEmpty()) { Iterator<ConsumerRecord<String,String>> recordIterator = consumerRecords.iterator(); while(recordIterator.hasNext()) {
// 获取一个消费消息
ConsumerRecord<String, String> record = recordIterator.next();
// 该消息所属topic
String topic = record.topic();
// 该消息所属分区
int partition = record.partition();
// 该消息在队列中的偏移量
long offset = record.offset(); // 该消息的key
String key = record.key();
// 该消息的value
String value = record.value();
// 该消息的时间戳
long timestamp = record.timestamp(); // 打印
System.out.println(topic);
System.out.println(partition);
System.out.println(offset);
System.out.println(key);
System.out.println(value);
System.out.println(timestamp);
}
}
}

1.4 自定义分区

当我们生产者指定key,我们的负载时根据key的hash来分配,当我们不指定key直接发送消息,我们通过轮询来保证负载均衡

如果指定了key,我们要自定义分区策略,不采用默认的key的hash。那么:

1、指定分区


for(int i=0; i<10; i++) { // "topic01", 1, "key"+i, "value"+i,其中第二个参数表示,我们都只发送到1分区,不在使用默认的轮询
ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<String, String>("topic01", 1, "key"+i, "value"+i); producer.send(record);
}

2、重写分区策略

Kafka的默认分区名称为DefaultPartitioner,策略实现了Partitioner。

看DefaultPartitioner的源码,可以看到,如果key为空则轮询,不为空则用kay的hash


public class UserDefinePartitioner implements Partitioner {
// 重写策略,返回分区号
// keyBytes:key的字节数组
// valueBytes:value的字节数组
// cluster : 集群信息
@Override
public int partition(String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster) {
if(keyBytes == null) {
// 参考默认的分区策略,也用轮询 TODO
return 0;
} else {
// 我们自己定义我们想要的分区策略,大参考DefaultPartitioner
// TODO
return 0;
}
return 0;
} @Override
public void close() {
Systen.out.println("close");
} @Override
public void configure(Map<String, ?> configs) {
Systen.out.println("configure");
} }

1.5 序列化

在我们简单的生产者中,需要制定序列化配置。


// 配置Key的序列化
props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerizlizer.class.getName());
// 配置值的序列化
props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerizlizer.class.getName());

默认的StringSerizlizer 序列化,实现了Serizlizer

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