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Spring Cloud构建微服务架构（七）消息总线（续：Kafka）
Spring Cloud Bus除了支持RabbitMQ的自動化配置之外，還支持現在被廣泛應用的Kafka。在本文中，我們將搭建一個Kafka的本地環境，并通過它來嘗試使用Spring Cloud Bus對Kafka的支持，實現消息總線的功能。由于本文會以之前Rabbit的實現作為基礎來修改，所以先閱讀《Spring Cloud構建微服務架構（七）消息總線》有助于理解本文。
Kafka簡介
Kafka是一個由LinkedIn開發的分布式消息系統，它于2011年初開源，現在由著名的Apache基金會維護與開發。Kafka使用Scala實現，被用作LinkedIn的活動流和運營數據處理的管道，現在也被諸多互聯網企業廣泛地用作為數據流管道和消息系統。
Kafka是基于消息發布/訂閱模式實現的消息系統，其主要設計目標如下：
- 消息持久化：以時間復雜度為O(1)的方式提供消息持久化能力，即使對TB級以上數據也能保證常數時間復雜度的訪問性能。
- 高吞吐：在廉價的商用機器上也能支持單機每秒100K條以上的吞吐量
- 分布式：支持消息分區以及分布式消費，并保證分區內的消息順序
- 跨平臺：支持不同技術平臺的客戶端（如：Java、PHP、Python等）
- 實時性：支持實時數據處理和離線數據處理
- 伸縮性：支持水平擴展
Kafka中涉及的一些基本概念：
- Broker：Kafka集群包含一個或多個服務器，這些服務器被稱為Broker。
- Topic：邏輯上同Rabbit的Queue隊列相似，每條發布到Kafka集群的消息都必須有一個Topic。（物理上不同Topic的消息分開存儲，邏輯上一個Topic的消息雖然保存于一個或多個Broker上，但用戶只需指定消息的Topic即可生產或消費數據而不必關心數據存于何處）
- Partition：Partition是物理概念上的分區，為了提供系統吞吐率，在物理上每個Topic會分成一個或多個Partition，每個Partition對應一個文件夾（存儲對應分區的消息內容和索引文件）。
- Producer：消息生產者，負責生產消息并發送到Kafka Broker。
- Consumer：消息消費者，向Kafka Broker讀取消息并處理的客戶端。
- Consumer Group：每個Consumer屬于一個特定的組（可為每個Consumer指定屬于一個組，若不指定則屬于默認組），組可以用來實現一條消息被組內多個成員消費等功能。
快速入門
在對Kafka有了一些基本了解之后，下面我們來嘗試構建一個Kafka服務端，并體驗一下基于Kafka的消息生產與消費。
環境安裝
首先，我們需要從官網上下載安裝介質。下載地址為：http://kafka.apache.org/downloads.html。本例中采用的版本為：Kafka-0.10.0.1
在解壓Kafka的安裝包之后，可以看到其目錄結構如下：
kafka+-bin +-windows+-config+-libs+-logs+-site-docs由于Kafka的設計中依賴了ZooKeeper，所以我們可以在bin和config目錄中除了看到Kafka相關的內容之外，還有ZooKeeper相關的內容。其中bin目錄存放了Kafka和ZooKeeper的命令行工具，bin根目錄下是適用于Linux/Unix的shell，而bin/windows下的則是適用于windows下的bat。我們可以根據實際的系統來設置環境變量，以方便后續的使用和操作。而在config目錄中，則是用來存放了關于Kafka與ZooKeeper的配置信息。
啟動測試
下面我們來嘗試啟動ZooKeeper和Kafka來進行消息的生產和消費。示例中所有的命令均已配置了Kafka的環境變量為例。
- 啟動ZooKeeper，執行命令：zookeeper-server-start config/zookeeper.properties，該命令需要指定zookeeper的配置文件位置才能正確啟動，kafka的壓縮包中包含了其默認配置，開發與測試環境不需要修改。
從控制臺信息中，我們可以看到ZooKeeper從指定的config/zookeeper.properties配置文件中讀取信息并綁定2181端口啟動服務。有時候啟動失敗，可查看一下端口是否被占用，可以殺掉占用進程或通過修改config/zookeeper.properties配置文件中的clientPort內容以綁定其他端口號來啟動ZooKeeper。
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啟動Kafka，執行命令：kafka-server-start config/server.properties，該命令也需要指定Kafka配置文件的正確位置，如上命令中指向了解壓目錄包含的默認配置。若在測試時，使用外部集中環境的ZooKeeper的話，我們可以在該配置文件中通過zookeeper.connect參數來設置ZooKeeper的地址和端口，它默認會連接本地2181端口的ZooKeeper；如果需要設置多個ZooKeeper節點，可以為這個參數配置多個ZooKeeper地址，并用逗號分割。比如：zookeeper.connect=127.0.0.1:3000,127.0.0.1:3001,127.0.0.1:3002。
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創建Topic，執行命令：kafka-topics --create --zookeeper localhost:2181 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic test，通過該命令，創建一個名為“test”的Topic，該Topic包含一個分區一個Replica。在創建完成后，可以使用kafka-topics --list --zookeeper localhost:2181命令來查看當前的Topic。
另外，如果我們不使用kafka-topics命令來手工創建，直接進行下面的內容進行消息創建時也會自動創建Topics來使用。
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創建消息生產者，執行命令：kafka-console-producer --broker-list localhost:9092 --topic test。kafka-console-producer命令可以啟動Kafka基于命令行的消息生產客戶端，啟動后可以直接在控制臺中輸入消息來發送，控制臺中的每一行數據都會被視為一條消息來發送。我們可以嘗試輸入幾行消息，由于此時并沒有消費者，所以這些輸入的消息都會被阻塞在名為test的Topics中，直到有消費者將其消費掉位置。
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創建消息消費者，執行命令：kafka-console-consumer --zookeeper localhost:2181 --topic test --from-beginning。kafka-console-consumer命令啟動的是Kafka基于命令行的消息消費客戶端，在啟動之后，我們馬上可以在控制臺中看到輸出了之前我們在消息生產客戶端中發送的消息。我們可以再次打開之前的消息生產客戶端來發送消息，并觀察消費者這邊對消息的輸出來體驗Kafka對消息的基礎處理。
整合Spring Cloud Bus
在上一篇使用Rabbit實現消息總線的案例中，我們已經通過引入spring-cloud-starter-bus-amqp模塊，完成了使用RabbitMQ來實現的消息總線。若我們要使用Kafka來實現消息總線時，只需要把spring-cloud-starter-bus-amqp替換成spring-cloud-starter-bus-kafka模塊，在pom.xml的dependenies節點中進行修改，具體如下：
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-bus-kafka</artifactId> </dependency>如果我們在啟動Kafka時均采用了默認配置，那么我們不需要再做任何其他配置就能在本地實現從RabbitMQ到Kafka的切換。我們可以嘗試把剛剛搭建的ZooKeeper、Kafka啟動起來，并將修改為spring-cloud-starter-bus-kafka模塊的config-server和config-client啟動起來。
在config-server啟動時，我們可以在控制臺中看到如下輸出：
2016-09-28 22:11:29.627 INFO 15144 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder : Using kafka topic for outbound: springCloudBus 2016-09-28 22:11:29.642 INFO 15144 --- [-localhost:2181] org.I0Itec.zkclient.ZkEventThread : Starting ZkClient event thread. ... 016-09-28 22:11:30.290 INFO 15144 --- [ main] o.s.i.kafka.support.ProducerFactoryBean : Using producer properties => {bootstrap.servers=localhost:9092, linger.ms=0, acks=1, compression.type=none, batch.size=16384} 2016-09-28 22:11:30.298 INFO 15144 --- [ main] o.a.k.clients.producer.ProducerConfig : ProducerConfig values: ... 2016-09-28 22:11:30.322 INFO 15144 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$1 : Adding {message-handler:outbound.springCloudBus} as a subscriber to the 'springCloudBusOutput' channel 2016-09-28 22:11:30.322 INFO 15144 --- [ main] o.s.integration.channel.DirectChannel : Channel 'config-server:7001.springCloudBusOutput' has 1 subscriber(s). 2016-09-28 22:11:30.322 INFO 15144 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$1 : started outbound.springCloudBus ... 2016-09-28 22:11:31.465 INFO 15144 --- [ main] s.i.k.i.KafkaMessageDrivenChannelAdapter : started org.springframework.integration.kafka.inbound.KafkaMessageDrivenChannelAdapter@4178cb34 2016-09-28 22:11:31.467 INFO 15144 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$7 : Adding {message-handler:inbound.springCloudBus.anonymous.8b9e6c7b-6a50-48c5-b981-8282a0d5a30b} as a subscriber to the 'bridge.springCloudBus' channel 2016-09-28 22:11:31.467 INFO 15144 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$7 : started inbound.springCloudBus.anonymous.8b9e6c7b-6a50-48c5-b981-8282a0d5a30b從控制臺的輸出內容，我們可以看到config-server連接到了Kafka中，并使用了名為springCloudBus的Topic。
此時，我們可以使用kafka-topics --list --zookeeper localhost:2181命令來查看當前Kafka中的Topic，若已成功啟動了config-server并配置正確，我們就可以在Kafka中看到已經多了一個名為springCloudBus的Topic。
我們再啟動配置了spring-cloud-starter-bus-kafka模塊的config-client，可以看到控制臺中輸出如下內容：
2016-09-28 22:43:55.067 INFO 6136 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder : Using kafka topic for outbound: springCloudBus 2016-09-28 22:43:55.078 INFO 6136 --- [-localhost:2181] org.I0Itec.zkclient.ZkEventThread : Starting ZkClient event thread. ... 2016-09-28 22:50:38.584 INFO 828 --- [ main] o.s.i.kafka.support.ProducerFactoryBean : Using producer properties => {bootstrap.servers=localhost:9092, linger.ms=0, acks=1, compression.type=none, batch.size=16384} 2016-09-28 22:50:38.592 INFO 828 --- [ main] o.a.k.clients.producer.ProducerConfig : ProducerConfig values: ... 2016-09-28 22:50:38.615 INFO 828 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$1 : Adding {message-handler:outbound.springCloudBus} as a subscriber to the 'springCloudBusOutput' channel 2016-09-28 22:50:38.616 INFO 828 --- [ main] o.s.integration.channel.DirectChannel : Channel 'didispace:7002.springCloudBusOutput' has 1 subscriber(s). 2016-09-28 22:50:38.616 INFO 828 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$1 : started outbound.springCloudBus ... 2016-09-28 22:50:39.162 INFO 828 --- [ main] s.i.k.i.KafkaMessageDrivenChannelAdapter : started org.springframework.integration.kafka.inbound.KafkaMessageDrivenChannelAdapter@60cf855e 2016-09-28 22:50:39.162 INFO 828 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$7 : Adding {message-handler:inbound.springCloudBus.anonymous.f8fc9c0c-ccd3-46dd-9537-07198f4ee216} as a subscriber to the 'bridge.springCloudBus' channel 2016-09-28 22:50:39.163 INFO 828 --- [ main] o.s.c.s.b.k.KafkaMessageChannelBinder$7 : started inbound.springCloudBus.anonymous.f8fc9c0c-ccd3-46dd-9537-07198f4ee216可以看到，config-client啟動時輸出了類似的內容，他們都訂閱了名為springCloudBus的Topic。
在啟動了config-server和config-client之后，為了更明顯地觀察消息總線刷新配置的效果，我們可以在本地啟動多個不同端口的config-client。此時，我們的config-server以及多個config-client都已經連接到了由Kafka實現的消息總線上。我們可以先訪問各個config-client上的/from請求，查看他獲取到的配置內容。然后，修改Git中對應的參數內容，再訪問各個config-client上的/from請求，可以看到配置內容并沒有改變。最后，我們向config-server發送POST請求：/bus/refresh，此時我們再去訪問各個config-client上的/from請求，就能獲得到最新的配置信息，各客戶端上的配置都已經加載為最新的Git配置內容。
從config-client的控制臺中，我們可以看到如下內容：
2016-09-29 08:20:34.361 INFO 21256 --- [ kafka-binder-1] o.s.cloud.bus.event.RefreshListener : Received remote refresh request. Keys refreshed [from]RefreshListener監聽類記錄了收到遠程刷新請求，并刷新了from屬性的日志。
Kafka配置
在上面的例子中，由于Kafka、ZooKeeper均運行于本地，所以我們沒有在測試程序中通過配置信息來指定Kafka和ZooKeeper的配置信息，就完成了本地消息總線的試驗。但是我們實際應用中，Kafka和ZooKeeper一般都會獨立部署，所以在應用中都需要來為Kafka和ZooKeeper配置一些連接信息等。Kafka的整合與RabbitMQ不同，在Spring Boot 1.3.7中并沒有直接提供的Starter模塊，而是采用了Spring Cloud Stream的Kafka模塊，所以對于Kafka的配置均采用了spring.cloud.stream.kafka的前綴，比如：
| spring.cloud.stream.kafka.binder.brokers | Kafka的服務端列表 | localhost |
| spring.cloud.stream.kafka.binder.defaultBrokerPort | Kafka服務端的默認端口，當brokers屬性中沒有配置端口信息時，就會使用這個默認端口 | 9092 |
| spring.cloud.stream.kafka.binder.zkNodes | Kafka服務端連接的ZooKeeper節點列表 | localhost |
| spring.cloud.stream.kafka.binder.defaultZkPort | ZooKeeper節點的默認端口，當zkNodes屬性中沒有配置端口信息時，就會使用這個默認端口 | 2181 |
更多配置參數請參考官方文檔
本文完整示例：
- 開源中國：http://git.oschina.net/didispace/SpringCloud-Learning/tree/master/Chapter1-1-7
- GitHub：https://github.com/dyc87112/SpringCloud-Learning/tree/master/Chapter1-1-7
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Spring Cloud构建微服务架构（七）消息总线（续：Kafka）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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