kafka——消费者原理解析

如题所述

第1个回答  2022-07-20

kafka采用发布订阅模式:一对多。发布订阅模式又分两种:

Kafka为这两种模型提供了单一的消费者抽象模型: 消费者组 (consumer group)。 消费者用一个消费者组名标记自己。 一个发布在Topic上消息被分发给此消费者组中的一个消费者。 假如所有的消费者都在一个组中,那么这就变成了队列模型。 假如所有的消费者都在不同的组中,那么就完全变成了发布-订阅模型。 一个消费者组中消费者订阅同一个Topic,每个消费者接受Topic的一部分分区的消息,从而实现对消费者的横向扩展,对消息进行分流。

注意:当单个消费者无法跟上数据生成的速度,就可以增加更多的消费者分担负载,每个消费者只处理部分partition的消息,从而实现单个应用程序的横向伸缩。但是不要让消费者的数量多于partition的数量,此时多余的消费者会空闲。此外,Kafka还允许多个应用程序从同一个Topic读取所有的消息,此时只要保证每个应用程序有自己的消费者组即可。

消费者组的概念就是:当有多个应用程序都需要从Kafka获取消息时,让每个app对应一个消费者组,从而使每个应用程序都能获取一个或多个Topic的全部消息;在每个消费者组中,往消费者组中添加消费者来伸缩读取能力和处理能力,消费者组中的每个消费者只处理每个Topic的一部分的消息,每个消费者对应一个线程。

在同一个群组中,无法让一个线程运行多个消费者,也无法让多线线程安全地共享一个消费者。按照规则,一个消费者使用一个线程,如果要在同一个消费者组中运行多个消费者,需要让每个消费者运行在自己的线程中。最好把消费者的逻辑封装在自己的对象中,然后使用java的ExecutorService启动多个线程,使每个消费者运行在自己的线程上,可参考 https://www.confluent.io/blog

一个 consumer group 中有多个 consumer,一个 topic 有多个 partition,所以必然会涉及到 partition 的分配问题,即确定哪个 partition 由哪个 consumer 来消费。

关于如何设置partition值需要考虑的因素

Kafka 有两种分配策略,一个是 RoundRobin,一个是 Range,默认为Range,当消费者组内消费者发生变化时,会触发分区分配策略(方法重新分配)。

以上三种现象会使partition的所有权在消费者之间转移,这样的行为叫作再均衡。

再均衡的优点

再均衡的缺点

RoundRobin 轮询方式将分区所有作为一个整体进行 Hash 排序,消费者组内分配分区个数最大差别为 1,是按照组来分的,可以解决多个消费者消费数据不均衡的问题。

但是,当消费者组内订阅不同主题时,可能造成消费混乱,如下图所示,Consumer0 订阅主题 A,Consumer1 订阅主题 B。

将 A、B 主题的分区排序后分配给消费者组,TopicB 分区中的数据可能 分配到 Consumer0 中。

Range 方式是按照主题来分的,不会产生轮询方式的消费混乱问题。

但是,如下图所示,Consumer0、Consumer1 同时订阅了主题 A 和 B,可能造成消息分配不对等问题,当消费者组内订阅的主题越多,分区分配可能越不均衡。

由于 consumer 在消费过程中可能会出现断电宕机等故障,consumer 恢复后,需要从故障前的位置继续消费,所以 consumer 需要实时记录自己消费到了哪个 offset,以便故障恢复后继续消费。

consumer group +topic + partition 唯一确定一个offest

Kafka 0.9 版本之前,consumer 默认将 offset 保存在 Zookeeper 中,从 0.9 版本开始,
consumer 默认将 offset 保存在 Kafka 一个内置的 topic 中,该 topic 为__consumer_offsets。

你如果特别好奇,实在想看看offset什么的,也可以执行下面操作:

修改配置文件 consumer.properties

再启动一个消费者

当消费者崩溃或者有新的消费者加入,那么就会触发再均衡(rebalance),完成再均衡后,每个消费者可能会分配到新的分区,而不是之前处理那个,为了能够继续之前的工作,消费者需要读取每个partition最后一次提交的偏移量,然后从偏移量指定的地方继续处理。

case1:如果提交的偏移量小于客户端处理的最后一个消息的偏移量,那么处于两个偏移量之间的消息就会被重复处理。

case2:如果提交的偏移量大于客户端处理的最后一个消息的偏移量,那么处于两个偏移量之间的消息将会丢失。

自动提交的优点是方便,但是可能会重复处理消息

不足:broker在对提交请求作出回应之前,应用程序会一直阻塞,会限制应用程序的吞吐量。

因此,在消费者关闭之前一般会组合使用commitAsync和commitSync提交偏移量。

ConsumerRebalanceListener需要实现的两个方法

下面的例子演示如何在失去partition的所有权之前通过onPartitionRevoked()方法来提交偏移量。

Consumer有个Rebalance的特性,即重新负载均衡,该特性依赖于一个协调器来实现。每当Consumer Group中有Consumer退出或有新的Consumer加入都会触发Rebalance。

之所以要重新负载均衡,是为了将退出的Consumer所负责处理的数据再重新分配到组内的其他Consumer上进行处理。或当有新加入的Consumer时,将组内其他Consumer的负载压力,重新进均匀分配,而不会说新加入一个Consumer就闲在那。

下面就用几张图简单描述一下,各种情况触发Rebalance时,组内成员是如何与协调器进行交互的。

Tips :图中的Coordinator是协调器,而generation则类似于乐观锁中的版本号,每当成员入组成功就会更新,也是起到一个并发控制的作用。

参考:
https://blog.csdn.net/weixin_46122692/article/details/109270433

http://www.dockone.io/article/9956

https://www.cnblogs.com/sodawoods-blogs/p/8969774.html

https://blog.csdn.net/weixin_44367006/article/details/103075173

https://blog.51cto.com/zero01/2498017

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