Golang微服務(wù)框架Kratos應(yīng)用Kafka消息隊(duì)列

消息隊(duì)列是一種異步的服務(wù)間通信方式，適用于無服務(wù)器和微服務(wù)架構(gòu)。消息在被處理和刪除之前一直存儲在隊(duì)列上。每條消息僅可被一位用戶處理一次。消息隊(duì)列可被用于分離重量級處理、緩沖或批處理工作以及緩解高峰期工作負(fù)載。

消息隊(duì)列是大型分布式系統(tǒng)不可缺少的中間件，也是高并發(fā)系統(tǒng)的基石中間件，所以掌握好消息隊(duì)列MQ就變得極其重要。

在本文當(dāng)中，您將了解到：什么是消息隊(duì)列？什么是Kafka？怎樣在微服務(wù)框架Kratos當(dāng)中應(yīng)用Kafka進(jìn)行業(yè)務(wù)開發(fā)。

什么是消息隊(duì)列

消息隊(duì)列（Message Queue，簡稱MQ）指保存消息的一個(gè)容器，其實(shí)本質(zhì)就是一個(gè)保存數(shù)據(jù)的隊(duì)列。

消息中間件是指利用高效可靠的消息傳遞機(jī)制進(jìn)行與平臺無關(guān)的數(shù)據(jù)交流，并基于數(shù)據(jù)通信來進(jìn)行分布式系統(tǒng)的構(gòu)建。

消息中間件是分布式系統(tǒng)中重要的組件，主要解決應(yīng)用解耦，異步消息，流量削峰等問題，實(shí)現(xiàn)高性能，高可用，可伸縮和最終一致性的系統(tǒng)架構(gòu)。目前使用較多的消息隊(duì)列有：ActiveMQ、RabbitMQ、ZeroMQ、Kafka、MetaMQ、Kafka、NAQ、NATS、Pulsar等。

消息隊(duì)列應(yīng)用場景

消息中間件在互聯(lián)網(wǎng)公司使用得越來越多，主要用于在分布式系統(tǒng)中存儲轉(zhuǎn)發(fā)消息，在易用性、擴(kuò)展性、高可用性等方面表現(xiàn)不俗。以下介紹消息隊(duì)列在實(shí)際應(yīng)用中常用的使用場景：異步處理，應(yīng)用解耦，流量削峰和消息通訊。

異步處理

通常的微服務(wù)實(shí)現(xiàn)的接口，都是通過RPC進(jìn)行微服務(wù)、服務(wù)客戶端之間的相互調(diào)用，這是同步阻塞執(zhí)行。有一些業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)流程比較耗時(shí)且可以不需要立即返回結(jié)果，還有一些業(yè)務(wù)可以互不干擾的并行執(zhí)行，那么我們就可以將之轉(zhuǎn)為異步，并發(fā)執(zhí)行。從而減少同步接口的請求響應(yīng)時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的吞吐量。

以下單為例，用戶下單后需要實(shí)施：生成訂單、贈送活動積分、贈送紅包、發(fā)送下單成功通知等，一系列業(yè)務(wù)處理。假設(shè)三個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)每個(gè)使用100毫秒鐘，不考慮網(wǎng)絡(luò)等其他開銷，則串行方式的時(shí)間是400毫秒，并行的時(shí)間只需要200毫秒。這樣就大大提高了系統(tǒng)的吞吐量。

應(yīng)用解耦

應(yīng)用解耦，顧名思義就是解除應(yīng)用系統(tǒng)之間的耦合依賴。通過消息隊(duì)列，使得每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)不必受其他系統(tǒng)影響，可以更獨(dú)立自主。

以電商系統(tǒng)為例，用戶下單后，訂單系統(tǒng)需要通知積分系統(tǒng)。一般的做法是：訂單系統(tǒng)直接調(diào)用積分系統(tǒng)的接口。這就使得應(yīng)用系統(tǒng)間的耦合特別緊密。如果積分系統(tǒng)無法訪問，則積分處理失敗，從而導(dǎo)致訂單失敗。

加入消息隊(duì)列之后，用戶下單后，訂單系統(tǒng)完成下單業(yè)務(wù)后，將消息寫入消息隊(duì)列，返回用戶訂單下單成功。積分系統(tǒng)通過訂閱下單消息的方式獲取下單通知消息，從而進(jìn)行積分操作。實(shí)現(xiàn)訂單系統(tǒng)與庫存系統(tǒng)的應(yīng)用解耦。如果，在下單時(shí)積分系統(tǒng)系統(tǒng)異常，也不影響用戶正常下單，因?yàn)橄聠魏?，訂單系統(tǒng)寫入消息隊(duì)列就不再關(guān)心其他的后續(xù)操作。

流量削峰

流量削峰也是消息隊(duì)列中的常用場景，一般在秒殺或團(tuán)搶活動中使用廣泛。

以秒殺活動為例，一般會因?yàn)榱髁窟^大，導(dǎo)致流量暴增，應(yīng)用掛掉。為解決這個(gè)問題，一般需要在應(yīng)用前端加入消息隊(duì)列，秒殺業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)根據(jù)消息隊(duì)列中的請求信息，再做后續(xù)處理。

如上圖所示，服務(wù)器接收到用戶的請求后，首先寫入消息隊(duì)列，秒殺業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)根據(jù)消息隊(duì)列中的請求信息，做后續(xù)業(yè)務(wù)處理。假如消息隊(duì)列長度超過最大數(shù)量，則直接拋棄用戶請求或跳轉(zhuǎn)到錯誤頁面。

消息通訊

消息通訊是指應(yīng)用間的數(shù)據(jù)通信。消息隊(duì)列一般都內(nèi)置了高效的通信機(jī)制，因此也可以用在單純的消息通訊上。比如：實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)消息隊(duì)列，或者聊天室等點(diǎn)對點(diǎn)通訊。

以上實(shí)際是消息隊(duì)列的兩種消息模式，點(diǎn)對點(diǎn)或發(fā)布訂閱模式。

什么是 Apache Kafka？

Apache Kafka 是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)流處理平臺，可以實(shí)時(shí)發(fā)布、訂閱、存儲和處理數(shù)據(jù)流。它旨在處理多種來源的數(shù)據(jù)流，并將它們交付給多個(gè)消費(fèi)者。簡而言之，它可以移動大量數(shù)據(jù)，不僅是從 A 點(diǎn)移到 B 點(diǎn)，而是能從 A 到 Z 的多個(gè)點(diǎn)移到任何您想要的位置，并且可以同時(shí)進(jìn)行。

Apache Kafka 可以取代傳統(tǒng)的企業(yè)級消息傳遞系統(tǒng)。它最初是 Linkedin 為處理每天 1.4 萬億條消息而開發(fā)的一個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)，現(xiàn)已成為應(yīng)用于各式各樣企業(yè)需求的開源數(shù)據(jù)流處理解決方案。

Kafka 的工作原理

Kafka 結(jié)合了兩種消息收發(fā)模型、列隊(duì)和發(fā)布-訂閱，以向客戶提供其各自的主要優(yōu)勢。通過列隊(duì)可以跨多個(gè)使用器實(shí)例分發(fā)數(shù)據(jù)處理，因此具有很高的可擴(kuò)展性。但是，傳統(tǒng)隊(duì)列不支持多訂閱者。發(fā)布-訂閱方法支持多訂閱者，但是由于每條消息傳送給每個(gè)訂閱者，因此無法用于跨多個(gè)工作進(jìn)程發(fā)布工作。Kafka uses 使用分區(qū)日志模型將這兩種解決方案融合在一起。日志是一種有序的記錄，這些日志分成區(qū)段或分區(qū)，分別對應(yīng)不同的訂閱者。這意味著，同一個(gè)主題可有多個(gè)訂閱者，分別有各自的分區(qū)以獲得更高的可擴(kuò)展性。最后，Kafka 的模型帶來可重放性，允許多個(gè)相互獨(dú)立的應(yīng)用程序從數(shù)據(jù)流執(zhí)行讀取以便按自己的速率獨(dú)立地工作。

列隊(duì)

發(fā)布-訂閱

Kafka的基本概念

kafka運(yùn)行在集群上，集群包含一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器。kafka把消息存在topic中，每一條消息包含鍵值（key），值（value）和時(shí)間戳（timestamp）。

kafka有以下一些基本概念：

• Producer - 消息生產(chǎn)者，就是向kafka broker發(fā)消息的客戶端。

• Consumer - 消息消費(fèi)者，是消息的使用方，負(fù)責(zé)消費(fèi)Kafka服務(wù)器上的消息。

• Topic - 主題，由用戶定義并配置在Kafka服務(wù)器，用于建立Producer和Consumer之間的訂閱關(guān)系。生產(chǎn)者發(fā)送消息到指定的Topic下，消息者從這個(gè)Topic下消費(fèi)消息。

• Partition - 消息分區(qū)，一個(gè)topic可以分為多個(gè) partition，每個(gè)partition是一個(gè)有序的隊(duì)列。partition中的每條消息都會被分配一個(gè)有序的id（offset）。

• Broker - 一臺kafka服務(wù)器就是一個(gè)broker。一個(gè)集群由多個(gè)broker組成。一個(gè)broker可以容納多個(gè)topic。

• Consumer Group - 消費(fèi)者分組，用于歸組同類消費(fèi)者。每個(gè)consumer屬于一個(gè)特定的consumer group，多個(gè)消費(fèi)者可以共同消息一個(gè)Topic下的消息，每個(gè)消費(fèi)者消費(fèi)其中的部分消息，這些消費(fèi)者就組成了一個(gè)分組，擁有同一個(gè)分組名稱，通常也被稱為消費(fèi)者集群。

• Offset - 消息在partition中的偏移量。每一條消息在partition都有唯一的偏移量，消息者可以指定偏移量來指定要消費(fèi)的消息。

Docker部署開發(fā)環(huán)境

docker pull bitnami/zookeeper:latest
docker pull bitnami/kafka:latest
docker run -itd \
    --name zookeeper-test \
    -p 2181:2181 \
    -e ALLOW_ANONYMOUS_LOGIN=yes \
    bitnami/zookeeper:latest
docker run -itd \
    --name kafka-standalone \
    --link zookeeper-test \
    -p 9092:9092 \
    -v /home/data/kafka:/bitnami/kafka \
    -e KAFKA_BROKER_ID=1 \
    -e KAFKA_LISTENERS=PLAINTEXT://:9092 \
    -e KAFKA_ADVERTISED_LISTENERS=PLAINTEXT://127.0.0.1:9092 \
    -e KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT=zookeeper-test:2181 \
    -e ALLOW_PLAINTEXT_LISTENER=yes \
    --user root \
    bitnami/kafka:latest

管理工具

• Offset Explorer

Kratos下如何應(yīng)用Kafka？

我對Kafka做了一個(gè)封裝，要在Kratos下面使用Kafka，首先需要在項(xiàng)目中引用我封裝的兩個(gè)庫：

第一個(gè)庫可以視之為Kafka客戶端的一個(gè)封裝：

go get -u github.com/tx7do/kratos-transport/broker/kafka

這一個(gè)庫是講Kafka的客戶端封裝成一個(gè)Kratos的transport.Server，該庫依賴上面的庫：

go get -u github.com/tx7do/kratos-transport/transport/kafka

想要在Kratos里面應(yīng)用Kafka，有兩條途徑可以達(dá)成：

• 在Data層引用Kafka的Broker，僅用于發(fā)布(Publish)消息之用，換言之，就是只發(fā)送不接收的單向通訊；
• 在Server層引用Kafka的Server，可以發(fā)布(Publish)消息，也可以訂閱(Subscribe)消息，換言之，就是既發(fā)送又接收的全雙工通訊。

接下來我就詳細(xì)的講解應(yīng)用方法：

在Data層引用Kafka的Broker

首先創(chuàng)建Kafka的Broker:

import (
	"github.com/tx7do/kratos-transport/broker"
	"github.com/tx7do/kratos-transport/broker/kafka"
)
func NewKafkaBroker(cfg *conf.Bootstrap) broker.Broker {
	b := kafka.NewBroker(
		broker.WithAddress(cfg.Data.Kafka.Addrs...),
		broker.WithCodec(cfg.Data.Kafka.Codec),
	)
	if b == nil {
		return nil
	}
	_ = b.Init()
	if err := b.Connect(); err != nil {
		return nil
	}
	return b
}

然后，注入到Wire的ProviderSet：

package data
import "github.com/google/wire"
// ProviderSet is data providers.
var ProviderSet = wire.NewSet(
    ...
	NewKafkaBroker,
)

最后，我們就可以在Service里面調(diào)用了：

package service
type ReportService struct {
	v1.ReportServiceHTTPServer
	kafkaBroker broker.Broker
	log         *log.Helper
}
func NewReportService(logger log.Logger, kafkaBroker broker.Broker) *ReportService {
	l := log.NewHelper(log.With(logger, "module", "report/service/agent-service"))
	return &ReportService{
		log:         l,
		kafkaBroker: kafkaBroker,
	}
}
func (s *ReportService) PostReport(_ context.Context, req *v1.PostReportRequest) (*v1.PostReportResponse, error) {
	_ = s.kafkaBroker.Publish(topic.EventReportData, reportV1.RealTimeWarehousingData{
		EventName:  &req.EventName,
		ReportData: &req.Content,
		CreateTime: util.UnixMilliToStringPtr(trans.Int64(time.Now().UnixMilli())),
	})
	return &v1.PostReportResponse{
		Code: 0,
		Msg:  "success",
	}, nil
}

需要注意的是，添加了以上代碼之后，需要使用命令生成Wire的膠水代碼：

go run -mod=mod github.com/google/wire/cmd/wire ./cmd/server

在Server層引用Kafka的Server

首先要創(chuàng)建Server：

package server
import (
    ...
	"github.com/tx7do/kratos-transport/transport/kafka"
)
// NewKafkaServer create a kafka server.
func NewKafkaServer(cfg *conf.Bootstrap, _ log.Logger, svc *service.SaverService) *kafka.Server {
	ctx := context.Background()
	srv := kafka.NewServer(
		kafka.WithAddress(cfg.Server.Kafka.Addrs),
		kafka.WithGlobalTracerProvider(),
		kafka.WithGlobalPropagator(),
		kafka.WithCodec("json"),
	)
	registerKafkaSubscribers(ctx, srv, svc)
	return srv
}
func registerKafkaSubscribers(ctx context.Context, srv *kafka.Server, svc *service.SaverService) {
	_ = kafka.RegisterSubscriber(srv, ctx,
		topic.UserReportData, topic.LoggerSaverQueue, false,
		svc.SaveUserReport,
	)
	_ = kafka.RegisterSubscriber(srv, ctx,
		topic.EventReportData, topic.LoggerSaverQueue, false,
		svc.SaveEventReport,
	)
}

接著，調(diào)用kratos.Server把Kafka的服務(wù)器注冊到Kratos里去：

func newApp(ll log.Logger, rr registry.Registrar, ks *kafka.Server) *kratos.App {
	return kratos.New(
		kratos.ID(Service.GetInstanceId()),
		kratos.Name(Service.Name),
		kratos.Version(Service.Version),
		kratos.Metadata(Service.Metadata),
		kratos.Logger(ll),
		kratos.Server(
			ks,
		),
		kratos.Registrar(rr),
	)
}

最后，我們就可以在Service里愉快的玩耍了，在這里，我只演示收到Kafka消息之后立即寫入數(shù)據(jù)庫的操作：

package service
type SaverService struct {
	log          *log.Helper
	statusRepo   *data.AcceptStatusRepo
	realtimeRepo *data.RealtimeWarehousingRepo
}
func NewSaverService(
	logger log.Logger,
	statusRepo *data.AcceptStatusRepo,
	realtimeRepo *data.RealtimeWarehousingRepo,
) *SaverService {
	l := log.NewHelper(log.With(logger, "module", "saver/service/logger-service"))
	return &SaverService{
		log:          l,
		statusRepo:   statusRepo,
		realtimeRepo: realtimeRepo,
	}
}
func (s *SaverService) SaveUserReport(_ context.Context, _ string, _ broker.Headers, msg *v1.AcceptStatusReportData) error {
	return s.statusRepo.Create(msg)
}
func (s *SaverService) SaveEventReport(_ context.Context, _ string, _ broker.Headers, msg *v1.RealTimeWarehousingData) error {
	return s.realtimeRepo.Create(msg)
}

實(shí)例代碼

以上代碼以及接口定義，可以在我的另外一個(gè)開源項(xiàng)目里面找到：

https://github.com/tx7do/kratos-uba

https://gitee.com/tx7do/kratos-uba

以上就是Golang微服務(wù)框架Kratos實(shí)現(xiàn)Kafka消息隊(duì)列的方法的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Golang Kafka消息隊(duì)列的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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