什么是Kafka 

1.Apache Kafka是一个开源消息系统,由Scala写成。

2.Kafka是一个分布式消息队列。Kafka对消息保存时根据Topic进行归类,发送消息者称为Producer,消息接受者称为Consumer,此外kafka集群有多个kafka实例组成,每个实例(server)称为broker。

3.无论是kafka集群,还是consumer都依赖于zookeeper集群保存一些meta信息,来保证系统可用性。

Kafka架构

kafka架构

1)Producer :消息生产者,就是向kafka broker发消息的客户端;

2)Consumer :消息消费者,向kafka broker取消息的客户端;

3)Topic :可以理解为一个队列;

4) Consumer Group (CG):这是kafka用来实现一个topic消息的广播(发给所有的consumer)和单播(发给任意一个consumer)的手段。一个topic可以有多个CG。topic的消息会复制(不是真的复制,是概念上的)到所有的CG,但每个partion只会把消息发给该CG中的一个consumer。如果需要实现广播,只要每个consumer有一个独立的CG就可以了。要实现单播只要所有的consumer在同一个CG。用CG还可以将consumer进行自由的分组而不需要多次发送消息到不同的topic;

5)Broker :一台kafka服务器就是一个broker。一个集群由多个broker组成。一个broker可以容纳多个topic;

6)Partition:为了实现扩展性,一个非常大的topic可以分布到多个broker(即服务器)上,一个topic可以分为多个partition,每个partition是一个有序的队列。partition中的每条消息都会被分配一个有序的id(offset)。kafka只保证按一个partition中的顺序将消息发给consumer,不保证一个topic的整体(多个partition间)的顺序;

7)Offset:kafka的存储文件都是按照offset.kafka来命名,用offset做名字的好处是方便查找。例如你想找位于2049的位置,只要找到2048.kafka的文件即可。当然the first offset就是00000000000.kafka。

Kafka集群部署

1.集群规划

hadoop102  hadoop103   hadoop104

zk                   zk             zk

kafka            kafka         kafka

2.jar包下载

http://kafka.apache.org/downloads.html

3.Kafka集群部署

1)解压安装包

[a@hadoop102 software]$ tar -zxvf kafka_2.11-0.11.0.0.tgz -C /opt/module/

2)修改解压后的文件名称

[a@hadoop102 module]$ mv kafka_2.11-0.11.0.0/ kafka

3)在/opt/module/kafka目录下创建logs文件夹

[a@hadoop102 kafka]$ mkdir logs

4)修改配置文件

[a@hadoop102 kafka]$ cd config/

[atguigu@hadoop102 config]$ vi server.properties

输入以下内容:

#broker的全局唯一编号,不能重复
broker.id=0
#删除topic功能使能
delete.topic.enable=true
#处理网络请求的线程数量
num.network.threads=3
#用来处理磁盘IO的现成数量
num.io.threads=8
#发送套接字的缓冲区大小
socket.send.buffer.bytes=102400
#接收套接字的缓冲区大小
socket.receive.buffer.bytes=102400
#请求套接字的缓冲区大小
socket.request.max.bytes=104857600
#kafka运行日志存放的路径
log.dirs=/opt/module/kafka/logs
#topic在当前broker上的分区个数
num.partitions=1
#用来恢复和清理data下数据的线程数量
num.recovery.threads.per.data.dir=1
#segment文件保留的最长时间,超时将被删除
log.retention.hours=168
#配置连接Zookeeper集群地址
zookeeper.connect=hadoop102:2181,hadoop103:2181,hadoop104:2181

5)配置环境变量

[@hadoop102 module]$ sudo vi /etc/profile

#KAFKA_HOME
export KAFKA_HOME=/opt/module/kafka
export PATH=$PATH:$KAFKA_HOME/bin

6)分发安装包

[a@hadoop102 module]$ xsync kafka/

注意:分发之后记得配置其他机器的环境变量

7)分别在hadoop103和hadoop104上修改配置文件/opt/module/kafka/config/server.properties中的broker.id=1、broker.id=2

注:broker.id不得重复

8)启动集群

依次在hadoop102、hadoop103、hadoop104节点上启动kafka

[a@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-server-start.sh config/server.properties &

[a@hadoop103 kafka]$ bin/kafka-server-start.sh config/server.properties &

[a@hadoop104 kafka]$ bin/kafka-server-start.sh config/server.properties &

9)关闭集群

[a@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-server-stop.sh stop

[a@hadoop103 kafka]$ bin/kafka-server-stop.sh stop

[a@hadoop104 kafka]$ bin/kafka-server-stop.sh stop

#/bin/bash

case $1 in

start)

for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104

do
ssh $i "cd /opt/module/kafka/ && nohup bin/kafka-server-start.sh config/server.properties >/dev/null &"
echo "----已启动$i----"
done
;;
stop)
for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104 do
ssh $i "cd /opt/module/kafka/ && bin/kafka-server-stop.sh stop "
echo "----已关闭$i----"
done
;;
*)
echo "exit"
esac

kafka启动和关闭shell脚本

Kafka命令行操作

1)查看当前服务器中的所有topic

[a@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --list

2)创建topic

[atguigu@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --create --replication-factor 3 --partitions 1 --topic first

选项说明:

--topic 定义topic名

--replication-factor  定义副本数

--partitions  定义分区数

3)删除topic

[a@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --delete --topic first

需要server.properties中设置delete.topic.enable=true否则只是标记删除或者直接重启。

4)发送消息

[a@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-console-producer.sh  --broker-list hadoop102:9092 --topic first

>hello world

>deng

5)消费消息

[a@hadoop103 kafka]$ bin/kafka-console-consumer.sh  --zookeeper hadoop102:2181 --from-beginning --topic first

--from-beginning:会把first主题中以往所有的数据都读取出来。根据业务场景选择是否增加该配置。

6)查看某个Topic的详情

[a@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181  --describe --topic first

 Kafka API实战

Kafka生产者

pom.xml文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<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/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>deng.com</groupId>
<artifactId>flink_demo</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version> <properties>
<maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
</properties> <dependencies>
<dependency>
<groupId>org.apache.kafka</groupId>
<artifactId>kafka-clients</artifactId>
<version>0.11.0.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.kafka</groupId>
<artifactId>kafka_2.12</artifactId>
<version>0.11.0.0</version>
</dependency> </dependencies> </project>

1. 普通生产者

package com.deng.kfk.producer;

import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.clients.producer.RecordMetadata; import java.util.Properties;
import java.util.concurrent.ExecutionException; public class MyProducer { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//1.创建kafka生产者配置信息
Properties props = new Properties();
//2. 指定连接的kafka集群
props.put("bootstrap.servers", "hadoop104:9092");
//3.ACK应答级别
props.put("acks", "all");
//4.重试次数
props.put("retries", 3);
// 批次大小
props.put("batch.size", 16384);
// 等待时间
props.put("linger.ms", 1);
//RecordAccumulator 缓冲区大小
props.put("buffer.memory", 3354432);
props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// value序列化
props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// 创建生产者对象
KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);
//发送数据 异步方式
for(int i=1;i<=10;i++){
producer.send(new ProducerRecord<String, String>("first", "deng_"+i));
}
// 同步方式,调用get 方法 ,保证消息发送有序
for(int i=1;i<=10;i++){
RecordMetadata first = producer.send(new ProducerRecord<String, String>("first", "deng_" + i)).get();
}
// 关闭资源
producer.close(); }
}

2. 带回调的生产者

package com.deng.kfk.producer;

import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord; import java.util.Properties; public class CallBackProducer { public static void main(String[] args) {
//1.
Properties props = new Properties();
//2. 指定连接的kafka集群
props.put("bootstrap.servers", "hadoop104:9092");
//3.ACK应答级别
props.put("acks", "all");
//4.重试次数
props.put("retries", 3);
// 批次大小
props.put("batch.size", 16384);
// 等待时间
props.put("linger.ms", 1);
//RecordAccumulator 缓冲区大小
props.put("buffer.memory", 3354432);
props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// value序列化
props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// 创建生产者对象
KafkaProducer<String,String> producer = new KafkaProducer<>(props);
for(int i=0;i<10;i++){
producer.send(new ProducerRecord<>("AA","deng","value1"),(metadata, e) ->{
if(e==null){
System.out.println(metadata.topic()+"----"+metadata.offset()+"----"+metadata.partition());
}else{
e.printStackTrace();
} } );
}
producer.close(); }
}

自定义分区器

package com.deng.kfk.partitioner;

import org.apache.kafka.clients.producer.Partitioner;
import org.apache.kafka.common.Cluster; import java.util.Map;
// 自定义分区器
public class MyPartitioner implements Partitioner { @Override
public int partition(String s, Object o, byte[] bytes, Object o1, byte[] bytes1, Cluster cluster) {
// 根据业务自定分区逻辑
//此处分区为0号分区
return 0;
} @Override
public void close() { } @Override
public void configure(Map<String, ?> map) { }
}

3. 引入自定义分区器的生产者

package com.deng.kfk.producer;

import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord; import java.util.Properties; public class PartitionerProducer {
public static void main(String[] args) {
//1.创建kafka生产者配置信息
Properties props = new Properties();
//2. 指定连接的kafka集群
props.put("bootstrap.servers", "hadoop104:9092");
//3.ACK应答级别
props.put("acks", "all");
//4.重试次数
props.put("retries", 3);
// 批次大小
props.put("batch.size", 16384);
// 等待时间
props.put("linger.ms", 1);
//RecordAccumulator 缓冲区大小
props.put("buffer.memory", 3354432);
props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// value序列化
props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer"); // 添加分区器
props.put(ProducerConfig.PARTITIONER_CLASS_CONFIG,"com.deng.kfk.partitioner.MyPartitioner");
// 创建生产者对象
KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);
//发送数据
for(int i=0;i<10;i++){
producer.send(new ProducerRecord<>("AA","deng","value1"),(metadata, e) ->{
if(e==null){
System.out.println(metadata.topic()+"----"+metadata.offset()+"----"+metadata.partition());
}else{ e.printStackTrace();
} } );
}
producer.close();
}
}

kafka 拦击器

package com.deng.kfk.interceptor;

import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerInterceptor;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.clients.producer.RecordMetadata; import java.util.Map; public class CountInterceptor implements ProducerInterceptor<String,String> {
int successNum;
int errorNum;
@Override
public void configure(Map<String, ?> map) { }
@Override
public ProducerRecord onSend(ProducerRecord<String,String> record) { return record;
} @Override
public void onAcknowledgement(RecordMetadata recordMetadata, Exception e) {
if (recordMetadata !=null){
// 统计成功的数据
successNum++;
}else{
// 统计失败的数据
errorNum++;
}
} @Override
public void close() {
//打印统计后的结果
System.out.println("successNum="+successNum+",errorNum="+errorNum);
} }

1. 计数拦击器

package com.deng.kfk.interceptor;

import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerInterceptor;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.clients.producer.RecordMetadata; import java.util.Map; public class TimeInterceptor implements ProducerInterceptor<String,String> {
@Override
public void configure(Map<String, ?> map) { }
@Override
public ProducerRecord onSend(ProducerRecord<String,String> record) {
// 1. 构建新的vaule值
String newVaule=System.currentTimeMillis()+record.value();
// 2. 创建一个ProducerRecord的匿名对象,并返回
return new ProducerRecord<String,String>(record.topic(),record.partition(),record.key(),newVaule);
} @Override
public void onAcknowledgement(RecordMetadata recordMetadata, Exception e) { } @Override
public void close() { } }

2. 给vaule添加时间戳拦截器

生产者添加自定义拦击器

package com.deng.kfk.producer;

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.clients.producer.RecordMetadata; import java.util.ArrayList;
import java.util.Properties; public class InterceptorProducer {
public static void main(String[] args) {
//1.创建kafka生产者配置信息
Properties props = new Properties();
//2. 指定连接的kafka集群
props.put("bootstrap.servers", "hadoop104:9092");
//3.ACK应答级别
props.put("acks", "all");
//4.重试次数
props.put("retries", 3);
// 批次大小
props.put("batch.size", 16384);
// 等待时间
props.put("linger.ms", 1);
//RecordAccumulator 缓冲区大小
props.put("buffer.memory", 3354432);
props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// value序列化
props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// 添加拦击器
ArrayList<String> interceptors = new ArrayList<>();
interceptors.add("com.deng.kfk.interceptor.TimeInterceptor");
interceptors.add("com.deng.kfk.interceptor.CountInterceptor"); props.put(ProducerConfig.INTERCEPTOR_CLASSES_CONFIG,interceptors);
// 创建生产者对象
KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);
//发送数据 异步方式
for(int i=1;i<=10;i++){
producer.send(new ProducerRecord<String, String>("first","my_key" ,"deng_"+i));
}
// 关闭资源
producer.close();
}
}

Kafka消费者

1. 消费者(自动提交offset)

package com.deng.kfk.consumer;

import org.apache.kafka.clients.consumer.*;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Properties; public class MyConsumer {
public static void main(String[] args) {
//创建消费者配置信息
Properties prop = new Properties();
// 1. 连接kafka 集群
prop.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"hadoop102:9092");
// 2. 开启自动提交
prop.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG,true);
// 3. 自动提交延时 1s
prop.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG,1000);
// 4. KEY, VAULE 反序列化
prop.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
prop.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
// 5. 消费者组
prop.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG,"bigdata");
// 6 . 创建消费者
KafkaConsumer<String,String> consumer = new KafkaConsumer<>(prop); // 7. 订阅主题
consumer.subscribe(Arrays.asList("first","second"));
while (true) {
// 8. 获取数据
ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = consumer.poll(100);
// 9. 解析并打印
for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) {
String key = consumerRecord.key();
String value = consumerRecord.value();
System.out.println("key=" + key + ",value=" + value);
}
} }
}

 如何重新消费一个主题的数据?

 换组 同时 设置auto.offset.reset="earliest"

package com.deng.kfk.consumer;

import org.apache.kafka.clients.consumer.*;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Properties; public class MyConsumer {
public static void main(String[] args) {
//创建消费者配置信息
Properties prop = new Properties();
// 1. 连接kafka 集群
prop.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"hadoop102:9092");
// 2. 开启自动提交
prop.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG,true);
// 3. 自动提交延时 1s
prop.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG,1000);
// 4. KEY, VAULE 反序列化
prop.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
prop.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
// 5. 消费者组
prop.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG,"bigdata");
// 重置消费者offset
prop.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG,"earliest");
// 6 . 创建消费者
KafkaConsumer<String,String> consumer = new KafkaConsumer<>(prop); // 7. 订阅主题
consumer.subscribe(Arrays.asList("first","second"));
while (true) {
// 8. 获取数据
ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = consumer.poll(100);
// 9. 解析并打印
for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) {
String key = consumerRecord.key();
String value = consumerRecord.value();
System.out.println("key=" + key + ",value=" + value);
}
} }
}

换组和设置auto.offset.reset=earliest

2. 消费者(手动提交offset)

package com.deng.kfk.consumer;

import org.apache.kafka.clients.consumer.*;
import org.apache.kafka.common.TopicPartition; import java.util.Arrays;
import java.util.Map;
import java.util.Properties; public class MyConsumer2 {
public static void main(String[] args) {
//创建消费者配置信息
Properties prop = new Properties();
// 1. 连接kafka 集群
prop.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,"hadoop102:9092");
// 2. 关闭自动提交
prop.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG,false);
// 3. 自动提交延时 1s
// prop.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG,1000);
// 4. KEY, VAULE 反序列化
prop.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
prop.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG,"org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
// 5. 消费者组
prop.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG,"bigdata");
// 重置消费者offset
prop.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG,"earliest");
// 6 . 创建消费者
KafkaConsumer<String,String> consumer = new KafkaConsumer<>(prop); // 7. 订阅主题
consumer.subscribe(Arrays.asList("first","second"));
while (true) {
// 8. 获取数据
ConsumerRecords<String, String> consumerRecords = consumer.poll(100);
// 9. 解析并打印
for (ConsumerRecord<String, String> consumerRecord : consumerRecords) {
String key = consumerRecord.key();
String value = consumerRecord.value();
System.out.println("key=" + key + ",value=" + value+",offset="+consumerRecord.offset());
// 手动异步提交offset
consumer.commitAsync(new OffsetCommitCallback() {
@Override
public void onComplete(Map<TopicPartition, OffsetAndMetadata> map, Exception e) {
if(e != null){
// 提交失败
System.out.println("offset commit fail"+ consumerRecord.offset());
}
}
});
}
} }
}

3. 消费者(自定存储offset)  和mysql做事务。

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