SpringBoot 整合 Kafka 实现数据高吞吐

2022年5月8日 35点热度 0人点赞 0条评论

一、介绍

在上篇文章中,我们详细的介绍了 kafka 的架构模型,在集群环境中,kafka 可以通过设置分区数来加快数据的消费速度。

光知道理论还不行,我们得真真切切的实践起来才行!

下面,我将结合生产环境的真实案例,以SpringBoot技术框架为基础,向大家介绍 kafka 的使用以及如何实现数据高吞吐!

二、程序实践

最近,公司大数据团队每天凌晨会将客户的订单数据进行统计计算,然后把业绩数据推送给我们,以便销售人员每天能看到昨天的业绩数据,数据的体量大约在 1000 多万条,以下是我对接的过程!

2.1、添加 kafka 依赖包

本次项目的SpringBoot版本为2.1.5.RELEASE,依赖的 kafka 的版本为2.2.6.RELEASE



    org.springframework.kafka
    spring-kafka
    2.2.6.RELEASE

2.2、添加 kafka 配置变量

当添加完了依赖包之后,我们只需要在application.properties中添加 kafka 配置变量,基本上就可以正常使用了。

# 指定kafka server的地址,集群配多个,中间,逗号隔开
spring.kafka.bootstrap-servers=197.168.25.196:9092
#重试次数
spring.kafka.producer.retries=3
#批量发送的消息数量
spring.kafka.producer.batch-size=1000
#32MB的批处理缓冲区
spring.kafka.producer.buffer-memory=33554432
#默认消费者组
spring.kafka.consumer.group-id=crm-microservice-newperformance
#最早未被消费的offset
spring.kafka.consumer.auto-offset-reset=earliest
#批量一次最大拉取数据量
spring.kafka.consumer.max-poll-records=4000
#是否自动提交
spring.kafka.consumer.enable-auto-commit=true
#自动提交时间间隔,单位ms
spring.kafka.consumer.auto-commit-interval=1000

2.3、创建一个消费者

@Component
public class BigDataTopicListener {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(BigDataTopicListener.class);

    /**
     * 监听kafka数据
     * @param consumerRecords
     * @param ack
     */
    @KafkaListener(topics = {"big_data_topic"})
    public void consumer(ConsumerRecord, ?> consumerRecord) {
     log.info("收到bigData推送的数据'{}'", consumerRecord.toString());
     //...
     //db.save(consumerRecord);//插入或者更新数据
    }

}

2.4、模拟对方推送数据测试

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class KafkaProducerTest {

    @Autowired
    private KafkaTemplate kafkaTemplate;

    @Test
    public void testSend(){
        for (int i = 0; i 5000; i++) {
            Map map = new LinkedHashMap();
            map.put("datekey"20210610);
            map.put("userid", i);
            map.put("salaryAmount", i);
   //向kafka的big_data_topic主题推送数据
            kafkaTemplate.send("big_data_topic", JSONObject.toJSONString(map));
        }
    }
}

起初,通过这种单条数据消费方式,进行测试程序没太大毛病!

但是,当上到生产之后,发现一个很大的问题,就是消费1000万条数据,至少需要3个小时,结果导致数据看板一直没数据。

第二天痛定思痛,决定改成批量消费模型,怎么操作呢,请看下面!

2.5、将 kafka 的消费模式改成批量消费

首先,创建一个KafkaConfiguration配置类,内容如下!

@Configuration
public class KafkaConfiguration {

    @Value("${spring.kafka.bootstrap-servers}")
    private String bootstrapServers;

    @Value("${spring.kafka.producer.retries}")
    private Integer retries;

    @Value("${spring.kafka.producer.batch-size}")
    private Integer batchSize;

    @Value("${spring.kafka.producer.buffer-memory}")
    private Integer bufferMemory;

    @Value("${spring.kafka.consumer.group-id}")
    private String groupId;

    @Value("${spring.kafka.consumer.auto-offset-reset}")
    private String autoOffsetReset;

    @Value("${spring.kafka.consumer.max-poll-records}")
    private Integer maxPollRecords;

    @Value("${spring.kafka.consumer.batch.concurrency}")
    private Integer batchConcurrency;

    @Value("${spring.kafka.consumer.enable-auto-commit}")
    private Boolean autoCommit;

    @Value("${spring.kafka.consumer.auto-commit-interval}")
    private Integer autoCommitInterval;


    /**
     *  生产者配置信息
     */
    @Bean
    public Map producerConfigs() {
        Map props = new HashMap();
        props.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, "0");
        props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrapServers);
        props.put(ProducerConfig.RETRIES_CONFIG, retries);
        props.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, batchSize);
        props.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG, 1);
        props.put(ProducerConfig.BUFFER_MEMORY_CONFIG, bufferMemory);
        props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class);
        props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class);
        return props;
    }

    /**
     *  生产者工厂
     */
    @Bean
    public ProducerFactory producerFactory() {
        return new DefaultKafkaProducerFactory(producerConfigs());
    }

    /**
     *  生产者模板
     */
    @Bean
    public KafkaTemplate kafkaTemplate() {
        return new KafkaTemplate(producerFactory());
    }


    /**
     *  消费者配置信息
     */
    @Bean
    public Map consumerConfigs() {
        Map props = new HashMap();
        props.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, groupId);
        props.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG, autoOffsetReset);
        props.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrapServers);
        props.put(ConsumerConfig.MAX_POLL_RECORDS_CONFIG, maxPollRecords);
        props.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, autoCommit);
        props.put(ConsumerConfig.SESSION_TIMEOUT_MS_CONFIG, 30000);
        props.put(ConsumerConfig.REQUEST_TIMEOUT_MS_CONFIG, 30000);
        props.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class);
        props.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class);
        return props;
    }

    /**
     *  消费者批量工厂
     */
    @Bean
    public KafkaListenerContainerFactory> batchFactory() {
        ConcurrentKafkaListenerContainerFactory factory = new ConcurrentKafkaListenerContainerFactory();
        factory.setConsumerFactory(new DefaultKafkaConsumerFactory(consumerConfigs()));
        //设置并发量,小于或等于Topic的分区数
        factory.setConcurrency(batchConcurrency);
        factory.getContainerProperties().setPollTimeout(1500);
        factory.getContainerProperties().setAckMode(ContainerProperties.AckMode.MANUAL_IMMEDIATE);
        //设置为批量消费,每个批次数量在Kafka配置参数中设置ConsumerConfig.MAX_POLL_RECORDS_CONFIG
        factory.setBatchListener(true);
        return factory;
    }

}

同时,新增一个spring.kafka.consumer.batch.concurrency变量,用来设置并发数,通过这个参数我们可以指定几个线程来实现消费。

application.properties配置文件中,添加如下变量

#批消费并发量,小于或等于Topic的分区数
spring.kafka.consumer.batch.concurrency = 3

#设置每次批量拉取的最大数量为4000
spring.kafka.consumer.max-poll-records=4000

#设置自动提交改成false
spring.kafka.consumer.enable-auto-commit=false

最后,将单个消费方法改成批量消费方法模式

@Component
public class BigDataTopicListener {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(BigDataTopicListener.class);

 /**
     * 监听kafka数据(批量消费)
     * @param consumerRecords
     * @param ack
     */
    @KafkaListener(topics = {"big_data_topic"}, containerFactory = "batchFactory")
    public void batchConsumer(List> consumerRecords, Acknowledgment ack) {
        long start = System.currentTimeMillis();

     //...
     //db.batchSave(consumerRecords);//批量插入或者批量更新数据

        //手动提交
        ack.acknowledge();
        log.info("收到bigData推送的数据,拉取数据量:{},消费时间:{}ms", consumerRecords.size(), (System.currentTimeMillis() - start));
    }

}

此时,消费性能大大的提升,数据处理的非常快,500万条数据,最多 30 分钟就全部消费完毕了。

本例中的消费微服务,生产环境部署了3台服务器,同时big_data_topic主题的分区数为3,因此并发数设置为3比较合适。

随着推送的数据量不断增加,如果你觉得消费速度还不够,你可以重新设置每次批量拉取的最大数量,活着横向扩展微服务的集群实例数量和 topic 的分区数,以此来加快数据的消费速度。

但是,如果在单台机器中,每次批量拉取的最大数量过大,大对象也会很大,会造成频繁的 gc 告警!

因此,在实际的使用过程中,每次批量拉取的最大数量并不是越大越好,根据当前服务器的硬件配置,调节到合适的阀值,才是最优的选择!

三、小结

本文主要以SpringBoot技术框架为背景,结合实际业务需求,采用 kafka 进行数据消费,实现数据量的高吞吐,在下篇文章中,我们会介绍消费失败的处理流程。

由于笔者才疏学浅,难免会有理解不到位的地方,欢迎网友批评指出!


 

 

zdc1228@163.com

这个人很懒,什么都没留下

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