1 背景

最近由于项目需要,需要使用kafka的producer。但是对于c++,kafka官方并没有很好的支持。

在kafka官网上可以找到0.8.x的客户端。可以使用的客户端有C版本客户端,此客户端虽然目前看来还较为活跃,但是代码问题还是较多的,而且对于c++的支持并不是很好。

还有c++版本,虽然该客户端是按照c++的思路设计,但是最近更新时间为2013年12月19日,已经很久没有更新了。

从官方了解到,kafka作者对于现有的producer和consumer的设计是不太满意的。他们打算在kafka 0.9版本里发布新的producer与consumer。

其中新的producer已经被包含到了kafka0.8.1的源码里,官方描述如下。

3.4 New Producer Configs

We are working on a replacement for our existing producer. The code is available in trunk now and can be considered beta quality. Below is the configuration for the new producer

现在新producer还是属于beta版。但是在kafka0.9版本里,新producer与consumer都会成为稳定版,并提供了更多的功能。旧版的producer是由scala实现,为java提供调用api。而新版的producer直接是用java实现的。

具体文档在这https://cwiki.apache.org/confluence/display/KAFKA/Client+Rewrite

2 producer基本类的介绍

源码树如下

其中,org.apache.kafka.clients.tools包下的ProducerPerformance.java里包含了producer的最基本用法。

该程序原本是有三个参数的,直接给三个参数硬编码赋值后,代码如下:

public static void main(String[] args) throws Exception {
String url = "10.134.58.155:9092";
int numRecords = 100;
int recordSize = 100;
Properties props = new Properties();
props.setProperty(ProducerConfig.REQUIRED_ACKS_CONFIG, "1");
props.setProperty(ProducerConfig.BROKER_LIST_CONFIG, url);
props.setProperty(ProducerConfig.METADATA_FETCH_TIMEOUT_CONFIG, Integer.toString(5 * 1000));
props.setProperty(ProducerConfig.REQUEST_TIMEOUT_CONFIG, Integer.toString(Integer.MAX_VALUE)); KafkaProducer producer = new KafkaProducer(props);
Callback callback = new Callback() {
public void onCompletion(RecordMetadata metadata, Exception e) {
if (e != null)
e.printStackTrace();
}
};
byte[] payload = new byte[recordSize];
Arrays.fill(payload, (byte) 1);
ProducerRecord record = new ProducerRecord("test6", payload);
long start = System.currentTimeMillis();
long maxLatency = -1L;
long totalLatency = 0;
int reportingInterval = 1;
for (int i = 0; i < numRecords; i++) {
long sendStart = System.currentTimeMillis();
producer.send(record, callback);
long sendEllapsed = System.currentTimeMillis() - sendStart;
maxLatency = Math.max(maxLatency, sendEllapsed);
totalLatency += sendEllapsed;
if (i % reportingInterval == 0) {
System.out.printf("%d max latency = %d ms, avg latency = %.5f\n",
i,
maxLatency,
(totalLatency / (double) reportingInterval));
totalLatency = 0L;
maxLatency = -1L;
}
}
long ellapsed = System.currentTimeMillis() - start;
double msgsSec = 1000.0 * numRecords / (double) ellapsed;
double mbSec = msgsSec * (recordSize + Records.LOG_OVERHEAD) / (1024.0 * 1024.0);
System.out.printf("%d records sent in %d ms ms. %.2f records per second (%.2f mb/sec).", numRecords, ellapsed, msgsSec, mbSec);
producer.close();
}

可以看到,运行producer需要三个基本的类ProducerConfig,KafkaProducer,ProducerRecord,另外还有回调函数的类Callback。

ProducerConfig类包含了kafka的各种配置信息,并提供了默认的配置。

ProducerRecord类是向broker发送的消息载体,包括topic,partition,key和value属性。

上面这两个类都很简单。

producer所有操作都包含在KafkaProducer类中。

这个类由Partitioner,Metadata,RecordAccumulator,Sender,Metrics这些类组成。

Partitioner是用来计算一个消息的分片的类。

Metadata顾名思义保存的是kafka集群的元数据,metadata的更新和topic有关。

RecordAccumulator类似于一个队列,所有producer发出的消息都先送到队列中,等待处理。

Sender类使用NIO方式实现了producer消息的发送与接收,sender是一个守护线程,监听读写事件,并

Metrics类,kafka本来是被用于分布式的日志收集与监控的,Metrics类可以注册一些关注的内容,供监控使用。

3源码分析

我们以发送一条消息来分析producer的工作过程。

发送一条消息可以分为异步的两个过程。

入队过程

@Override
public Future<RecordMetadata> send(ProducerRecord record, Callback callback) {
try {
Cluster cluster = metadata.fetch(record.topic(), this.metadataFetchTimeoutMs);
int partition = partitioner.partition(record, cluster);
ensureValidSize(record.key(), record.value());
TopicPartition tp = new TopicPartition(record.topic(), partition);
FutureRecordMetadata future = accumulator.append(tp, record.key(), record.value(), CompressionType.NONE, callback);
this.sender.wakeup();
return future;
} catch (Exception e) {
if (callback != null)
callback.onCompletion(null, e);
return new FutureFailure(e);
}
}

该send函数首先根据topic获取集群的基本数据,如果topic不存在,该函数会阻塞,并更新metadata。

接下来获取分区,并将数据写入该TopicPartition下的队列中。

public FutureRecordMetadata append(TopicPartition tp, byte[] key, byte[] value, CompressionType compression, Callback callback) throws InterruptedException {
if (closed)
throw new IllegalStateException("Cannot send after the producer is closed.");
// check if we have an in-progress batch
Deque<RecordBatch> dq = dequeFor(tp);
synchronized (dq) {
RecordBatch batch = dq.peekLast();
if (batch != null) {
FutureRecordMetadata future = batch.tryAppend(key, value, compression, callback);
if (future != null)
return future;
}
} // we don't have an in-progress record batch try to allocate a new batch
int size = Math.max(this.batchSize, Records.LOG_OVERHEAD + Record.recordSize(key, value));
ByteBuffer buffer = free.allocate(size);
synchronized (dq) {
RecordBatch first = dq.peekLast();
if (first != null) {
FutureRecordMetadata future = first.tryAppend(key, value, compression, callback);
if (future != null) {
// Somebody else found us a batch, return the one we waited for! Hopefully this doesn't happen
// often...
free.deallocate(buffer);
return future;
}
}
RecordBatch batch = new RecordBatch(tp, new MemoryRecords(buffer), time.milliseconds());
FutureRecordMetadata future = Utils.notNull(batch.tryAppend(key, value, compression, callback));
dq.addLast(batch);
return future;
}
}

这个函数上面有一大段关于send函数的用法,简单来说,send函数可以实现简单的阻塞式发送(利用Future.get()方法),以及利用回调函数,实现非阻塞发送。

因为这个是一个向套接字写数据的过程,所以入队之后,立刻调用wakeup函数,唤醒阻塞在读数据的sender上,并发送数据。

出队过程

该过程是由守护线程完成的,守护线程不断循环在run函数上

public int run(long now) {
Cluster cluster = metadata.fetch();
// get the list of partitions with data ready to send
List<TopicPartition> ready = this.accumulator.ready(now); // prune the list of ready topics to eliminate any that we aren't ready to send yet
List<TopicPartition> sendable = processReadyPartitions(cluster, ready, now); // should we update our metadata?
List<NetworkSend> sends = new ArrayList<NetworkSend>(sendable.size());
InFlightRequest metadataReq = maybeMetadataRequest(cluster, now);
if (metadataReq != null) {
sends.add(metadataReq.request);
this.inFlightRequests.add(metadataReq);
} // create produce requests
List<RecordBatch> batches = this.accumulator.drain(sendable, this.maxRequestSize);
List<InFlightRequest> requests = collate(cluster, batches);
for (int i = 0; i < requests.size(); i++) {
InFlightRequest request = requests.get(i);
this.inFlightRequests.add(request);
sends.add(request.request);
} // do the I/O
try {
this.selector.poll(5L, sends);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} // handle responses, connections, and disconnections
handleSends(this.selector.completedSends());
handleResponses(this.selector.completedReceives(), now);
handleDisconnects(this.selector.disconnected());
handleConnects(this.selector.connected()); return ready.size();
}

代码注释很清晰了。。

handleSends实现了入队过程中的future以及回调。

后续的一些对网络协议的封装就不再赘述。下一篇,我会接着分析kafka producer的c客户端librdkafka

第一次写博客或许写的不是很清楚,望大家可以多提提意见,谢谢。

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