Kafka如何保證消息不丟失不重復


轉載:https://blog.csdn.net/matrix_google/article/details/79888144
首先要考慮這么幾個問題:
消息丟失是什么造成的,從生產端和消費端兩個角度來考慮
消息重復是什么造成的,從生產端和消費端兩個角度來考慮
 
如何保證消息有序
如果保證消息不重不漏,損失的是什么
 
下面是文章詳情,這里先簡單總結一下:
消費端重復消費:很容易解決,建立去重表
消費端丟失數據:也容易解決,關閉自動提交offset,處理完之后受到移位
生產端重復發送:這個不重要,消費端消費之前從去重表中判重就可以
生產端丟失數據:這個是最麻煩的情況
解決策略:
1.異步方式緩沖區滿了,就阻塞在那,等着緩沖區可用,不能清空緩沖區
2.發送消息之后回調函數,發送成功就發送下一條,發送失敗就記在日志中,等着定時腳本來掃描
(發送失敗可能並不真的發送失敗,只是沒收到反饋,定時腳本可能會重發)
如何保證有序:
如果有一個發送失敗了,后面的就不能繼續發了,不然重發的那個肯定亂序了
生產者在收到發送成功的反饋之前,不能發下一條數據,但我感覺生產者是一個流,阻塞生產者感覺業務上不可行,怎么會因為一條消息發出去沒收到反饋,就阻塞生產者
同步發送模式:發出消息后,必須阻塞等待收到通知后,才發送下一條消息
異步發送模式:一直往緩沖區寫,然后一把寫到隊列中去
兩種都是各有利弊:
同步發送模式雖然吞吐量小,但是發一條收到確認后再發下一條,既能保證不丟失消息,又能保證順序
============================下面是原文====================================
Kafka消息保證生產的信息不丟失和重復消費問題
1)使用同步模式的時候,有3種狀態保證消息被安全生產,在配置為1(只保證寫入leader成功)的話,如果剛好leader partition掛了,數據就會丟失。
2)還有一種情況可能會丟失消息,就是使用異步模式的時候,當緩沖區滿了,如果配置為0(還沒有收到確認的情況下,緩沖池一滿,就清空緩沖池里的消息),
數據就會被立即丟棄掉。
在數據生產時避免數據丟失的方法:
只要能避免上述兩種情況,那么就可以保證消息不會被丟失。
1)就是說在同步模式的時候,確認機制設置為-1,也就是讓消息寫入leader和所有的副本。
2)還有,在異步模式下,如果消息發出去了,但還沒有收到確認的時候,緩沖池滿了,在配置文件中設置成不限制阻塞超時的時間,也就說讓生產端一直阻塞,這樣也能保證數據不會丟失。
在數據消費時,避免數據丟失的方法:如果使用了storm,要開啟storm的ackfail機制;如果沒有使用storm,確認數據被完成處理之后,再更新offset值。低級API中需要手動控制offset值。
消息隊列的問題都要從源頭找問題,就是生產者是否有問題。
討論一種情況,如果數據發送成功,但是接受response的時候丟失了,機器重啟之后就會重發。
重發很好解決,消費端增加去重表就能解決,但是如果生產者丟失了數據,問題就很麻煩了。
數據重復消費的情況,如果處理
(1)去重:將消息的唯一標識保存到外部介質中,每次消費處理時判斷是否處理過;
(2)不管:大數據場景中,報表系統或者日志信息丟失幾條都無所謂,不會影響最終的統計分析結
Kafka到底會不會丟數據(data loss)? 通常不會,但有些情況下的確有可能會發生。下面的參數配置及Best practice列表可以較好地保證數據的持久性(當然是trade-off,犧牲了吞吐量)。筆者會在該列表之后對列表中的每一項進行討論,有興趣的同學可以看下后面的分析。
沒有銀彈,如果想要高吞吐量就要能容忍偶爾的失敗(重發漏發無順序保證)。
block.on.buffer.full = true
acks = all
retries = MAX_VALUE
max.in.flight.requests.per.connection = 1
使用KafkaProducer.send(record, callback)
callback邏輯中顯式關閉producer:close(0) 
unclean.leader.election.enable=false
replication.factor = 3 
min.insync.replicas = 2
replication.factor > min.insync.replicas
enable.auto.commit=false
消息處理完成之后再提交位移
給出列表之后,我們從兩個方面來探討一下數據為什么會丟失:
1. Producer端
  目前比較新版本的Kafka正式替換了Scala版本的old producer,使用了由Java重寫的producer。新版本的producer采用異步發送機制。KafkaProducer.send(ProducerRecord)方法僅僅是把這條消息放入一個緩存中(即RecordAccumulator,本質上使用了隊列來緩存記錄),同時后台的IO線程會不斷掃描該緩存區,將滿足條件的消息封裝到某個batch中然后發送出去。顯然,這個過程中就有一個數據丟失的窗口:若IO線程發送之前client端掛掉了,累積在accumulator中的數據的確有可能會丟失。
  Producer的另一個問題是消息的亂序問題。假設客戶端代碼依次執行下面的語句將兩條消息發到相同的分區
producer.send(record1);
producer.send(record2);
如果此時由於某些原因(比如瞬時的網絡抖動)導致record1沒有成功發送,同時Kafka又配置了重試機制和max.in.flight.requests.per.connection大於1(默認值是5,本來就是大於1的),那么重試record1成功后,record1在分區中就在record2之后,從而造成消息的亂序。很多某些要求強順序保證的場景是不允許出現這種情況的。
發送之后重發就會丟失順序
  鑒於producer的這兩個問題,我們應該如何規避呢??對於消息丟失的問題,很容易想到的一個方案就是:既然異步發送有可能丟失數據, 我改成同步發送總可以吧?比如這樣:
producer.send(record).get();
這樣當然是可以的,但是性能會很差,不建議這樣使用。因此特意總結了一份配置列表。個人認為該配置清單應該能夠比較好地規避producer端數據丟失情況的發生:(特此說明一下,軟件配置的很多決策都是trade-off,下面的配置也不例外:應用了這些配置,你可能會發現你的producer/consumer 吞吐量會下降,這是正常的,因為你換取了更高的數據安全性)
block.on.buffer.full = true  盡管該參數在0.9.0.0已經被標記為“deprecated”,但鑒於它的含義非常直觀,所以這里還是顯式設置它為true,使得producer將一直等待緩沖區直至其變為可用。否則如果producer生產速度過快耗盡了緩沖區,producer將拋出異常。緩沖區滿了就阻塞在那,不要拋異常,也不要丟失數據
acks=all  很好理解,所有follower都響應了才認為消息提交成功,即"committed"
retries = MAX 無限重試,直到你意識到出現了問題
max.in.flight.requests.per.connection = 1 限制客戶端在單個連接上能夠發送的未響應請求的個數。設置此值是1表示kafka broker在響應請求之前client不能再向同一個broker發送請求。注意:設置此參數是為了避免消息亂序
使用KafkaProducer.send(record, callback)而不是send(record)方法   自定義回調邏輯處理消息發送失敗,比如記錄在日志中,用定時腳本掃描重處理
callback邏輯中最好顯式關閉producer:close(0) 注意:設置此參數是為了避免消息亂序(僅僅因為一條消息發送沒收到反饋就關閉生產者,感覺代價很大)
unclean.leader.election.enable=false   關閉unclean leader選舉,即不允許非ISR中的副本被選舉為leader,以避免數據丟失
replication.factor >= 3   這個完全是個人建議了,參考了Hadoop及業界通用的三備份原則
min.insync.replicas > 1 消息至少要被寫入到這么多副本才算成功,也是提升數據持久性的一個參數。與acks配合使用
保證replication.factor > min.insync.replicas  如果兩者相等,當一個副本掛掉了分區也就沒法正常工作了。通常設置replication.factor = min.insync.replicas + 1即可
2. Consumer端
  consumer端丟失消息的情形比較簡單:如果在消息處理完成前就提交了offset,那么就有可能造成數據的丟失。由於Kafka consumer默認是自動提交位移的,所以在后台提交位移前一定要保證消息被正常處理了,因此不建議采用很重的處理邏輯,如果處理耗時很長,則建議把邏輯放到另一個線程中去做。為了避免數據丟失,現給出兩點建議:
enable.auto.commit=false  關閉自動提交位移
在消息被完整處理之后再手動提交位移


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