c语言sscanf函数的用法是什么
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2022-11-26
Kafka 入门
1 Kafka概述
1.1 定义
Kafka是一个分布式的基于发布/订阅模式的消息队列,主要应用于大数据实时处理领域。
应用场景:
解耦
异步
削峰
1.2 消息队列
1.2.1 传统消息队列的应用场景
1.2.2 消息队列的两种模式
点对点模式:
消息生产者生产消息发送到Queue中,然后消息消费者从Queue中取出并且消费消息,消息被消费以后,Queue中不再有存储,所以消息消费者不可能消费到已经被消费的消息,Queue支持存在多个消费者,但是对一个消息而言,只会有一个消费者可以消费。
发布订阅模式:
消息生产者将消息发布到Topic,同时有多个消息消费者该消息,和点对点不同的是,发布到Topic中的消息会被所有订阅者消费。
1.3 基础架构
Producer:消息生产者,就是向Kafka Broker发消息的客户端
Consumer:消息消费者,向Kafka Broker取消息的客户端
Consumer Group (CG):消费者组,由多个Consumer组成,消费者组内每个消费者负责消费不同分区的数据,一个分区只能由一个消费者消费,消费者组之间互不影响,所有的消费者都属于某个消费者组,即消费者组是逻辑上的一个订阅者
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
Topic:可以理解为一个队列,生产者和消费者面向的都是一个Topic
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
Replica:副本,为保证集群中的某个节点发生故障时,该节点上的Partition数据不丢失,且Kafka仍然能够继续工作,Kafka提供了副本机制,一个Topic的每个分区都有若干个副本,一个leader和若干个follower
leader:每个分区多个副本的主,生产者发送数据的对象,以及消费者消费数据的对象都是leader
follower:每个分区多个副本中的从,实时从leader中同步数据,保持和leader数据的同步,leader发生故障时,某个follower会成为新的follower
2 Kafka快速入门
2.1 安装部署
1、解压
[djm@hadoop102 software]$ tar -zxvf kafka_2.11-0.11.0.0.tgz -C /opt/module/
2、修改解压后的文件夹名称
[djm@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
[djm@hadoop102 kafka]$ mkdir logs
4、修改配置文件
[djm@hadoop102 kafka]$ vi conf/server.properties
修改以下内容
#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、分发
[djm@hadoop102 kafka]$ xsync kafka
6、修改其他Broker的broker.id
7、Kafka群起脚本
[djm@hadoop102 kafka]$ vim start-kafka
for i in `cat /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/slaves` do echo "========== $i ==========" ssh $i 'source /etc/profile&&/opt/module/kafka/bin/kafka-server-start.sh -daemon /opt/module/kafka/config/server.properties' echo $? done
[djm@hadoop102 kafka]$ chmod 777 start-kafka
[djm@hadoop102 kafka]$ sudo mv start-kafka /bin
8、启动Kafka集群
[djm@hadoop102 kafka]$ start-kafka
2.2 命令行操作
1、查看所有Topic
[djm@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --list
2、创建Topic
[djm@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --create --replication-factor 3 --partitions 1 --topic first #--topic 定义topic名 #--replication-factor 定义副本数 #--partitions 定义分区数
--topic 定义topic名--replication-factor 定义副本数--partitions 定义分区数
3、删除Topic
[djm@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --delete --topic first
4、发送消息
[djm@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-console-producer.sh --broker-list hadoop102:9092 --topic first
5、消费消息
[djm@hadoop103 kafka]$ bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server hadoop102:9092 --from-beginning --topic first
--from-beginning 会把topic中以往所有的消息消费出来
6、查看Topic详细信息
[djm@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --describe --topic first
7、修改分区数
[djm@hadoop102 kafka]$bin/kafka-topics.sh --zookeeper hadoop102:2181 --alter --topic first --partitions 6
分区数只能增加,不能减少
3 Kafka架构
3.1 Kafka工作流程及文件存储机制
Kafka中消息是以Topic进行分类的,生产者生产消息,消费者消费消息,都是面向Topic的;
Topic是逻辑上的概念,而Partition是物理上的概念,每个Partition对应于一个log文件,该log文件中存储的就是Producer生产的数据;
Producer生产的数据会被不断追加到该log文件末端,且每条数据都有自己的offset,消费者组中的每个消费者,都会实时记录自己消费到了哪个offset,以便出错恢复时,从上次的位置继续消费。
由于生产者生产的消息会不断的追加到log文件末尾,为了防止文件过大而导致数据定位效率低下,Kafka采取了分片和索引机制,将每个Partiton分为多个segment,每个segment对应两个文件,分别是.log和.index,这些文件位于同一个文件夹下,文件夹的命名规则为Topic名称+Partiton序号,.log和.index文件以当前segment的第一条消息的offset命名,index存储索引信息,.log存储数据信息,索引文件中的元数据指向对应数据文件中message的物理偏移地址。
3.2 Producer
3.2.1 分区策略
为什么要进行分区?
方便在群集中扩展,每个Partition可以通过调整以适应它所在的机器,而一个Topic又可以有多个Partition组成,因此整个集群就可以适应任意大小的数据了 可以提高并发
分区的原则是什么?
我们需要将Producer发送的数据封装成一个ProducerRecord对象:
指明Partition的情况下,直接将指明的值直接作为Partition值 没有指明Partition值但有key的情况下,将key的hash值与Topic的Partition数进行取余得到 Partition值 既没有Partition值又没有key值的情况下,第一次调用时随机生成一个整数(后面每次调用在这个整数上自增),将这个值与Topic可用的Partition总数取余得到Partition值,也就是常说的round-robin算法
3.2.2 数据可靠性保证
为保证Partition发送的数据,能可靠的发送到指定的Topic,Topic的每个Partition收到Producer发送的数据后,都需要向Producer发送ack(acknowledgement确认收到),如果Producer收到ack,就会进行下一轮的发送,否则重新发送数据。
副本数据同步策略:
方案 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|
半数以上完成同步,就发送ack |
延迟低 | 选举新的leader 时,容忍n 台节点的故障,需要2n+1 个副本 |
全部完成同步,才发送ack |
选举新的leader 时,容忍n 台节点的故障,需要n+1 个副本 |
延迟高 |
Kafka选择了第二种方案,原因如下:
同样为了容忍n台节点的故障,第一种方案需要2n+1个副本,而第二种方案只需要n+1个副本,而Kafka的每个Partition存储大量的数据,这样会造成大量的数据冗余;
虽然第二种方案的延迟会比较高,但是相比而言延迟对Kafka的影响较小。
采用第二种方案后,leader收到数据,所有的follower都开始同步数据,但是有一个follower,因为某种故障,迟迟不能与leader同步,那leader就要一直等下去,直到它同步完才能发送ack,这个问题怎么解决呢?
leader维护了一个动态的in-syncreplica set (ISR),意为和leader保持同步的follower集合,当ISR中的follower完成数据的同步之后,leader就会给follower发送ack,如果follower长时间未向leader同步数据,则该follower将被踢出ISR,该时间阈值由replica.lag.time.max.ms参数设定,leader发生故障之后,就会从ISR中选举新的leader。
ack应答机制:
对于某些不重要的数据,能够容忍少量数据的丢失,所以没必要等ISR中的所有follower全部同步完成
所以Kafka提供了三种可靠性级别,根据对可靠性和延迟的要求权衡,分别是:
0 Producer不等待Broker的ack,这一操作提供了最低的延迟,Broker一接收到还没有落盘就已经返回,当Broker故障时可能会丢失数据 1 Producer等待Broker的ack,Partition的leader落盘成功后返回ack,如果在follower同步成功之前leader故障,那么将会丢失数据 -1 Producer等待Broker的ack,Partition的leader和follower全部落盘成功后才返回ack,但是如果在follower同步完成后,Broker发送ack之前,leader发生故障,那么会造成数据重复
故障处理:
follower挂了被会暂时提出ISR,等到follower恢复后,follower会读取本地磁盘记录上次的HW,并将log文件中高于HW的部分截取掉,从HW开始向leader进行同步,等leader的LEO高于Partition的HW,就可以被重新加入ISR
leader发生故障之后,会从ISR中选出一个新的leader,为保证多个副本之间的数据一致性,每个leader会将各自log文件中高于HW的数据切掉,然后从新的leader同步数据
3.3.3 Exactly Once语义
对于某些比较重要的消息,我们需要保证Exactly Once语义,即保证每条消息被发送且仅被发送一次
在0.11版本之后,Kafka引入了幂等性机制(idempotent),配合acks = -1时的at least once语义,实现了Producer到Broker的Exactly once语义
idempotent + at least once = exactly once
使用时,只需将enable.idempotence属性设置为true,Kafka自动将acks属性设为-1
3.3 Consumer
3.3.1 消费方式
Consumer采取pull的方式从Broker中读取数据
为什么采用pull方式呢?
因为push模式很难适应不同速率的Consumer,因此发送速率是由Broker决定的,它的目的就是尽可能快的传递消息,但是这样容易造成Consumer来不及处理消息,典型的表现就是网络拥堵以及拒绝服务,而poll模式则可以根据Consumer的消费能力消费消息。
但是poll也有不足,就是如果队列中没有消息,Consumer可能陷入循环中,一直返回空数据,针对这个缺点,Consumer在消费数据时会传入一个timeout,如果当前没有消息可供消费,Consumer会等待一段时间再返回,这段时间就是timeout。
3.3.2 分区分配策略
Kafka有两种分配策略,分别是:
3.3.3 offset维护
由于Consumer在消息过程中可能会出现断电宕机等故障,Consumer恢复后,需要从故障的位置继续消费,所以Consumer需要实时记录自己消费到了哪个offset
0.9以前,Consumer默认将offset保存在ZK中
0.9以后,Consumer默认将offset保存在Kafka一个内置的Topic,该Topic为__consumer_offsets
3.4 Kafka高效读取数据
顺序写磁盘
Kafka的Producer生产数据,要写入到log文件中,写的过程是一直追加到文件末端
零拷贝技术
3.5 Zookeeper在Kafka中的作用
Kafka集群中有一个broker会被选举为Controller,负责管理集群broker的上下线,所有topic的分区副本分配和leader选举等工作。
Controller的管理工作都是依赖于Zookeeper的。
以下为partition的leader选举过程:
4 Kafka API
4.1 Producer API
4.1.1 消息发送流程
Kafka的Producer发送消息采用的是异步发送的方式,在消息发送的过程中,涉及到了两个线程——main线程和Sender线程,以及一个线程共享变量——RecordAccumulator,main线程将消息发送给RecordAccumulator,Sender线程不断从RecordAccumulator中拉取消息发送到Kafka broker。
相关参数:
batch.size:只有数据积累到batch.size之后,sender才会发送数据
linger.ms:如果数据迟迟未达到batch.size,sender等待linger.time之后就会发送数据
相关类:
KafkaProducer:需要创建一个生产者对象,用来发送数据
ProducerConfig:获取所需的一系列配置参数
ProducerRecord:每条数据都要封装成一个ProducerRecord对象
导入依赖:
4.1.2 异步发送
package com.djm.kafka;
import org.apache.kafka.clients.producer.*;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer;
import java.util.Properties;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
public class CustomProducer {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
Properties props = new Properties();
props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092");
props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
props.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, "all");
props.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, 16384);
props.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG, 1);
Producer
4.1.3 同步发送
package com.djm.kafka;
import org.apache.kafka.clients.producer.*;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer;
import java.util.Properties;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
public class CustomProducer {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
Properties props = new Properties();
props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092");
props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
props.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, "all");
props.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, 16384);
props.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG, 100);
Producer
4.2 Consumer API
Consumer消费数据时的可靠性是很容易保证的,因为数据在Kafka中是持久化的,故不用担心数据丢失问题。
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的继续消费,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。
所以offset的维护是Consumer消费数据是必须考虑的问题。
相关类:
KafkaConsumer:需要创建一个消费者对象,用来消费数据
ConsumerConfig:获取所需的一系列配置参数
ConsuemrRecord:每条数据都要封装成一个ConsumerRecord对象
导入依赖:
4.2.1 手动提交offset
package com.djm.kafka;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords;
import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer;
import java.util.Arrays;
import java.util.Properties;
public class CustomConsumer {
public static void main(String[] args) {
Properties properties = new Properties();
properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092");
properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test");
properties.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, "false");
properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName());
properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName());
KafkaConsumer
手动提交offset的方法有两种:
commitSync(同步提交):将本次poll的一批数据最高的偏移量提交,失败重试,一直到提交成功 commitAsync(异步提交):将本次poll的一批数据最高的偏移量提交,没有失败重试机制,有可能提交失败
4.2.2 自动提交offset
自动提交offset的相关参数:
enable.auto.commit:是否开启自动提交offset功能
auto.commit.interval.ms:自动提交offset的时间间隔
package com.djm.kafka;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords;
import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer;
import java.util.Arrays;
import java.util.Properties;
public class CustomConsumer {
public static void main(String[] args) {
Properties properties = new Properties();
properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092");
properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, "test");
properties.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG, "100");
properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName());
properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class.getName());
KafkaConsumer
4.3 自定义Interceptor
Interceptor是在Kafka 0.10版本被引入的,主要用于实现Client端的定制化控制逻辑。
对于Producer而言,Interceptor使得用户在消息发送前以及Producer回调逻辑前有机会对消息做一些定制化需求,比如修改消息等,同时,Producer允许用户指定多个Interceptor按序作用于同一条消息从而形成一个Interceptorchain。
Interceptor的实现接口是org.apache.kafka.clients.producer.ProducerInterceptor,其定义的方法包括:
configure(configs):获取配置信息和初始化数据时调用 onSend(ProducerRecord):Producer确保在消息被序列化以及计算分区前调用该方法,用户可以在该方法中对消息做任何操作,但最好保证不要修改消息所属的Topic和Partition,否则会影响目标分区的计算 onAcknowledgement(RecordMetadata, Exception):该方法会在消息从RecordAccumulator成功发送到Kafka Broker之后,或者在发送过程中失败时调用 close:关闭Interceptor,主要用于执行一些资源清理工作
拦截器案例
1、需求分析:
实现一个简单的双Interceptor组成的拦截链,第一个Interceptor会在消息发送前将时间戳信息加到消息value的最前部,第二个Interceptor会在消息发送后更新成功发送消息数或失败发送消息数
2、编写TimeInterceptor
package com.djm.kafka.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
3、编写CounterInterceptor
package com.djm.kafka.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 CounterInterceptor implements ProducerInterceptor
4、修改CustomProducer
package com.djm.kafka;
import org.apache.kafka.clients.producer.*;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Properties;
public class CustomProducer {
public static void main(String[] args) {
Properties props = new Properties();
props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092");
props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
props.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, "all");
props.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, 16384);
props.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG, 1);
List
5 Flume对接Kafka
1、配置Flume
编写flume-kafka.conf
[djm@hadoop102 job]$ vim flume-kafka.conf
输入一下内容
# define a1.sources = r1 a1.sinks = k1 a1.channels = c1 # source a1.sources.r1.type = exec a1.sources.r1.command = tail -F -c +0 /opt/module/datas/flume.log a1.sources.r1.shell = /bin/bash -c # sink a1.sinks.k1.type = org.apache.flume.sink.kafka.KafkaSink a1.sinks.k1.kafka.bootstrap.servers = hadoop102:9092,hadoop103:9092,hadoop104:9092 a1.sinks.k1.kafka.topic = first a1.sinks.k1.kafka.flumeBatchSize = 20 a1.sinks.k1.kafka.producer.acks = 1 a1.sinks.k1.kafka.producer.linger.ms = 1 # channel a1.channels.c1.type = memory a1.channels.c1.capacity = 1000 a1.channels.c1.transactionCapacity = 100 # bind a1.sources.r1.channels = c1 a1.sinks.k1.channel = c1
2、启动消费者
[djm@hadoop102 ~]$ kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server hadoop102:9092 --from-beginning --topic first
3、启动Flume
[djm@hadoop102 flume]$ bin/flume-ng agent -c conf/ -n a1 -f jobs/flume-kafka.conf
4、向/opt/module/datas/flume.log里追加数据,查看Kafka消费情况
6 Kafka监控
6.1 Monitor
1、上传jar包KafkaOffsetMonitor-assembly-0.4.6.jar到集群
2、在/opt/module/下创建kafka-offset-console文件夹
3、将上传的jar包放入刚创建的目录下
4、在/opt/module/kafka-offset-console目录下创建启动脚本start.sh,内容如下:
#!/bin/bash java -cp KafkaOffsetMonitor-assembly-0.4.6-SNAPSHOT.jar \ com.quantifind.kafka.offsetapp.OffsetGetterWeb \ --offsetStorage kafka \ --kafkaBrokers hadoop102:9092,hadoop103:9092,hadoop104:9092 \ --kafkaSecurityProtocol PLAINTEXT \ --zk hadoop102:2181,hadoop103:2181,hadoop104:2181 \ --port 8086 \ --refresh 10.seconds \ --retain 2.days \ --dbName offsetapp_kafka &
5、在/opt/module/kafka-offset-console目录下创建mobile-logs文件夹
6、启动Monitor
./start.sh
6.2 Manager
1、上传压缩包kafka-manager-1.3.3.15.zip到集群
2、解压到/opt/module
3、修改配置文件conf/application.conf
kafka-manager.zkhosts="kafka-manager-zookeeper:2181"
修改为:
kafka-manager.zkhosts="hadoop102:2181,hadoop103:2181,hadoop104:2181"
4、启动kafka-manager
[djm@hadoop102 kafka-manager-1.3.3.15]$ bin/kafka-manager
5、登录hadoop102:9000页面查看详细信息
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