Kafka ✨

金三银四，最近开放简历做了一些面试。在一次面试中，就 Kafka 消息的有序性进行了一番讨论，这里贴一下相关思考。 首先贴结论： 在kafka中，多 partition 的情况下，kafka本身是无法保证消息的有序性的。但是可以通过逻辑控制保证消息的有序性。 为什么无序？ 在Apache Kafka中，一个主题（Topic）可以被分为多个分区（Partitions），这种设计是为了实现水平扩展和提高吞吐量。每个分区都是一个有序的、不可变的消息序列，新的消息不断追加到序列的末尾。 然而，当一个主题包含多个分区时，Kafka的架构确实决定了它无法全局保证消息的有序性。主要原因如下： 生产者的分区策略：生产者可以根据消息的键（Key）或者自定义的分区策略来决定将消息发送到哪个分区。如果不同的消息使用了不同的键或者被发送到不同的分区，那么这些消息之间的顺序就无法得到保证 分区间的并行性：Kafka允许消费者并行地从多个分区中读取消息。由于不同分区的消息可以被不同的消费者实例同时处理，因此这些消息的到达和处理顺序在全局范围内是无法保证的 分区间的独立性：每个分区都是独立的，它们之间没有直接的顺序关联。生产者可以将消息发送到任意一个分区，而消费者也可以独立地从每个分区中消费消息。这种独立性意味着，即使在一个分区内部消息是有序的，但在不同分区之间的消息顺序是无法控制的 可以有序吗？如何保证？ Kafka 每个分区都是一个有序的、不可变的消息序列，新的消息不断追加到序列的末尾。消费者按照消息在分区中的顺序来消费消息。因此，要保证消息的顺序处理，关键在于确保同一业务逻辑的消息发送到同一个分区。 可以通过以下方式来处理有序性需求： 单分区主题： 最简单的方法是为每个需要保证顺序的逻辑创建一个单独的Kafka主题，并设置该主题只有一个分区。这样，所有消息都会按照发送顺序被消费。但是，这种方法牺牲了Kafka的水平扩展能力。 使用相同的键： Kafka允许生产者为每条消息指定一个键（Key）。当消息被发送到Kafka时，Kafka会根据消息键的哈希值来决定将消息发送到哪个分区。因此，如果所有需要保证顺序的消息都使用相同的键，那么这些消息就会被发送到同一个分区，从而保证了顺序。 自定义分区策略： 如果默认的哈希分区策略不能满足需求，可以自定义分区策略。通过实现Partitioner接口，可以控制消息发送到哪个分区。例如，可以根据业务逻辑将属于同一顺序逻辑的消息发送到特定的分区。 消费者端顺序处理： 即使生产者保证了消息的顺序，消费者端也需要正确处理以维持顺序。消费者应该确保在处理完一条消息后，再拉取下一条消息，避免并发处理导致顺序混乱 注意事项 当使用多个消费者实例消费同一个分区时，无法保证消息的顺序处理 在保证顺序的同时，也要考虑系统的吞吐量和可用性，避免过度限制Kafka的性能

在构建基于 Kafka 的消息处理系统中，消息丢失是一个需要深入研究的重要问题。强大的系统不仅依赖于其功能，而且依赖于其可靠性。因此，理解消息丢失的原因，并采取必要的措施确保消息的一致性和完整性，是构建高效可靠消息系统的重要组成部分。本文将详细分析 Kafka 消息丢失的主要原因，并提供一系列策略来解决这个问题。 消息丢失的原因 生产者端问题： 在 Kafka 系统中，生产者负责发送消息。然而，由于网络故障或其他未知问题，生产者可能无法成功发送消息到 Kafka 服务器。 Kafka 服务端问题： Kafka 服务器可能会因为硬件故障、磁盘满或其他异常情况导致消息丢失。 消费者端问题： 消费者负责处理接收到的消息。但是，消费者在处理消息时可能会出现错误或崩溃，导致消息未被正确处理。 解决方案与措施 生产者端相关方案与措施 发送消息处理回调方法 由于消息的常规发送采用的异步方式，所以通常会忽略掉回调处理，为了保证消息的发送质量，一定需要对回调信息进行处理或者改为同步发送。 producer.send(new ProducerRecord<>(topic, messageKey, messageStr), new CallBack({...}); 设置有效的重试策略以及 acks 配置 我们可以在生产者端设置一个有效的重试策略，保证消息成功发送。例如，我们可以使用指数退避算法进行重试。这种算法会在每次重试失败后等待更长的时间，从而减轻服务器的压力，并增加消息成功发送的概率。 通过设置 Producer acks 机制，我们可以确保生产者收到 Kafka 服务器的确认，知晓消息是否被成功提交。 acks=0： 生产者在发送消息后不会等待任何确认，直接将消息视为发送成功。这种设置下，可能会出现消息丢失的情况，因为生产者不会等待服务器的任何确认即认为消息发送成功。 acks=1： 生产者在发送消息后会等待 Leader Broker 的确认，确认后即视为消息发送成功。这种设置下，消息的可靠性得到一定程度的保证，但仍有可能发生 Leader Broker 宕机导致消息丢失的情况。 acks=all： 生产者在发送消息后会等待 Leader Broker 和所有副本的确认，确认后才视为消息发送成功。这种设置下，消息的可靠性和一致性得到最高级别的保证，但同时也会增加网络延迟和资源消耗。 import org.apache.kafka.clients.producer.*; import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer; import java.util.Properties; public class KafkaProducerExample { private static final String TOPIC_NAME = "my-topic"; private static final String BOOTSTRAP_SERVERS = "localhost:9092"; public static void main(String[] args) { Properties props = new Properties(); props....