CN111555957B - 一种基于Kafka的同步消息服务系统及实现方法 - Google Patents

一种基于Kafka的同步消息服务系统及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于Kafka的同步消息服务系统及实现方法，系统包括：主题管理模块，为主题分配具体的生产者代理服务节点和Cache节点，为每个主题分配唯一的密钥标识，提供主题和密钥的认证服务；消费管理模块，对消费组进行约束，为消费组分配具体的消费者代理服务节点，并为每个消费组分配唯一的密钥标识，提供消费组和接入密钥的认证服务；生产者代理模块，将分组后消息写入本地队列和Cache队列，批量将队列消息同步发送到Kafka，由核心守护线程与Kafka集群进行交互；以及，消费者代理模块，负责消费主题消息并做权限认证。此种技术方案可解决消息发送的顺序、消息消费的重复等问题，消息服务效果好。

Description

一种基于Kafka的同步消息服务系统及实现方法
技术领域
本发明属于计算机技术领域，特别涉及一种基于Kafka集群的同步消息服务系统及实现方法。
背景技术
Kafka服务是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统，它可以处理消费者在网站中的所有动作流数据，这些数据通常是由于吞吐量的要求而通过处理日志和日志聚合来解决。但是Kafka服务通常情况下是异步发送消息的，不能保证顺序性，且由于Kafka技术复杂度，会引起重复消费问题，应用场景主要集中在日志类数据采集或者大数据领域等非核心交易业务，若将Kafka消息服务用于订单交易领域，需要解决消息发送的顺序、消息消费的重复等问题，另外，延时消息作为消息服务不可或缺的重要组成部分，Kafka并不支持，针对这些问题，目前并没有相对成熟的解决方案。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种基于Kafka的同步消息服务系统及实现方法，其可解决消息发送的顺序、消息消费的重复等问题，消息服务效果好。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种基于Kafka的同步消息服务系统，包括：
主题管理模块，用于申请创建主题，为主题分配具体的生产者代理服务节点和Cache节点，为每个主题分配唯一的密钥标识，提供主题和密钥的认证服务；
消费管理模块，用于申请创建消费组，对消费组进行约束，为消费组分配具体的消费者代理服务节点，并为每个消费组分配唯一的密钥标识，提供消费组和接入密钥的认证服务；
生产者代理模块，用于接收主题消息，接收到消息时，首先进行主题权限认证，认证通过后，为每个消息生成唯一的消息ID，并对消息key进行hash分组，将分组后消息写入本地队列和Cache队列，并验证是否写入成功；写入成功后，客户端响应成功，同时启动一个核心守护线程，批量将队列消息同步发送到Kafka，由核心守护线程与Kafka集群进行交互；如果接受到消息，守护线程就会不停的发送消息到Kafka，直到用户线程退出了，守护线程才会退出；以及，
消费者代理模块，负责消费主题消息并做权限认证，消费消息时，记录历史消息ID，并基于历史消息ID对后续的消息进行处理。
上述生产者代理模块中，核心守护线程按照先进先出的顺序从本地队列中取出消息串行发送到Kafka。
上述生产者代理模块中，如果接收到消息，核心守护线程会不停地发送消息到Kafka，直到用户线程退出，核心守护线程才会退出。
上述系统还包括延时消息模块，延时消息模块内设置有调度主题，接收的延时消息首先转发调度主题，同时启动时间调度器对延时消息进行调度，触发调度时间时，将延时消息投递到目标主题。
一种基于Kafka的同步消息实现方法，包括将主题消息发送至Kafka集群和从Kafka集群消费主题消息；
将主题消息发送至Kafka集群包括如下步骤：
步骤A1，创建主题，并为其分配具体的生产者代理服务节点和Cache节点，以及唯一的密钥标识；
步骤A2，对发送的主题消息进行主题权限认证，认证通过后，为每个消息生成唯一的消息ID，并对消息key进行hash分组，将分组后消息写入本地队列和Cache队列；
步骤A3，启动一个核心守护线程，批量将队列消息同步发送到Kafka，由核心守护线程与Kafka集群进行交互；
从Kafka集群消费主题消息包括如下步骤：
步骤B1，每个消费组分配有具体的消费组代理服务节点，并具有唯一的密钥标识，某一消费组中的消费者向服务节点发送消费主题消息请求；
步骤B2，服务节点收到请求后，启动一个守护线程从Kafka拉取消息，放入到本地队列Brokers，服务节点从本地队列获取消费返回给消费者。
上述步骤A2中，将分组后消息写入本地队列和Cache队列时，验证是否写入成功，如果写入成功，则转步骤A3；如果写入失败，报错给客户端，此时客户端必须通过重试的方式，对原有的消息进行重新推送。
从Kafka集群消费主题消息时，对消费的消息进行分组并记录历史消息ID，并对消息ID进行过滤处理。
上述步骤A3中，核心守护线程按照先进先出的顺序从本地队列中取出消息串行发送到Kafka。
上述步骤B1中，消费者先向Nginx代理节点发送请求，Nginx代理节点进行权限认证，认证通过后，转发到相应的服务节点。
采用上述方案后，本发明对现有的Kafka服务进行改进，增加消息同步服务功能和延时消息功能，能够完美解决消息发送的顺序、消息消费的重复及延时消息等问题，可适用于多个应用环境，具有非常理想的消息服务效果。
附图说明
图1是本发明基于Kafka的同步消息服务系统中主题消息发送方法流程图；
图2是本发明基于Kafka的同步消息服务系统中主题消息消费方法流程图；
图3是本发明基于Kafka的同步消息服务系统中延时消息调度方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以下将结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1：
一种基于Kafka的同步消息服务系统，包括：
主题管理，用于申请创建主题，为主题分配具体的生产者代理服务节点和Cache节点，为每个主题分配唯一的时间随机数密钥标识(根据当前时间进行md5运算得到一个长度为16位的随机数)，提供主题和密钥的认证服务；主题topic使用Kafka原生的概念，主题管理是根据系统的CPU、内存、网卡流量承载能力，本实施例中针对主题的发送量，人工或自动分配确定代理节点对Kafka服务的主题进行管理。本实施例中采用人工管理方式，将主题分配到代理节点的主要依据是根据主题的发送量，代理上已经承载的主题数量进行决定。管理员根据代理服务节点的资源消耗情况，手工为每个主题分配一个代理。当异常情况发生时，可以手动将主题切换到其他代理服务节点。
消费管理，用于申请创建消费组，对消费组进行约束。消费组管理是根据系统的CPU、内存、网卡流量承载能力决定，对Kafka服务的topic主题的消费者进行管理，本实施例中消费管理，根据不同代理节点承载的消费者数量进行决定将主题的消费者分配到合理的代理节点上。本实施例中管理员为消费组手工分配具体的消费者代理服务节点，并为每个消费组分配唯一的密钥标识，提供消费组和接入密钥的认证服务。
生产者代理，用于接受主题消息，接收到消息时，首先进行主题权限认证，认证通过后，为每个消息生成唯一的消息ID(唯一ID生成方式采用当地时间戳精确到毫秒加服务器IP和进程ID的方式)，并对消息key进行hash分组，将分组后消息写入本地队列和Cache队列，并验证是否写入成功；写入成功后，客户端响应成功，同时启动一个核心守护线程，由生产者代理启动，按照先进先出的顺序从本地队列中取出消息，批量将队列消息同步发送到Kafka，由核心守护线程与Kafka集群进行交互；所述生产者代理接收到消息时，守护线程就会不停地发送消息到Kafka，直至用户线程退出，守护线程才会退出；如果写入失败，直接报错给客户端，此时客户端必须通过重试的方式，对原有的消息进行重新推送。
消费者代理，负责消费主题消息并做权限认证，消费消息时，记录历史消息ID，并基于历史消息ID对后续的消息进行处理，本实施例中为幂等处理，以避免重复消费；对于重复的消息，如果消费者无法做到幂等处理，那么则需要生产和消费方自行协调处置方式。本实施例中为重推消息，再修复数据。
本实施例中，所述核心守护线程是本发明开发的一个独立进程，它独立于控制终端并周期性地执行某种任务或等待处理某些事情的发生；本发明中在发送消息时，守护线程调用Kafka提供的API发送数据到Kafka集群；在拉取消息时，守护线程调用Kafka提供的API从Kafka集群拉取数据；
如图1所示，主题信息发送时，请求先发送到Nginx代理节点，Nginx代理节点首先进行权限认证，认证通过后，转发到生产者代理，从而保证消息发送的安全性；生产者代理将分组后消息写入本地队列和Cache队列。
如图2所示，消费者拉取消息时，请求先发送到Nginx代理节点，Nginx代理节点首先进行权限认证，认证通过后，转发到目标服务节点，以保证消费者接入的安全性；服务节点收到请求后，启动一个守护线程从Kafka拉取消息，放入到本地队列Brokers，服务节点从本地队列获取消费返回给消费者。
实施例2：
一种基于Kafka的同步消息服务系统，同实施例1，其中，所述系统还包括：
延时消息模块，延时消息模块内设置有调度主题，接收的延时消息首先转发调度主题，同时启动时间调度器对延时消息进行调度，触发调度时间时，将延时消息投递到目标主题；如图3所示，向目标主题发送延时消息时，首先发送到代理服务节点，代理节点首先进行权限认证，认证通过后，将消息投递到系统延时调度队列，延时队列首先进行延时消息调度主题权限认证，保证主题发送的合法，认证通过后，为每个消息生成唯一的消息ID，并对消息key进行hash分组，将分组后消息写入本地队列和Cache队列，写入成功后，响应客户端成功，同时启动一个守护线程，批量将队列消息同步发送到Kafka；延时队列的消费者发送拉取消息的请求，消费者代理对请求进行认证，保证请求的合法；认证通过后，消费者代理启动一个守护线程从Kafka拉取消息；延时调度队列消费者消费消息后，将消息统一存储到hbase，同时启动针对该消息调度的计时器，待延时时间触达后，将消息发送到目标主题，完成延时消息调度
在本实施例中，所述延时消息调度支持是到秒级别的，并且最大延迟时间支持一个月。
实施例3：
一种基于Kafka的同步消息服务系统，同实施例1，其中：
从主题消费消息时，对消费的消息进行分组并记录历史消息ID，并对消息ID进行过滤处理，优选为幂等处理，保证消息有且只有一次消费。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于Kafka的同步消息服务系统，其特征在于包括：
主题管理模块，用于申请创建主题，为主题分配具体的生产者代理服务节点和Cache节点，为每个主题分配唯一的密钥标识，提供主题和密钥的认证服务；
消费管理模块，用于申请创建消费组，对消费组进行约束，为消费组分配具体的消费者代理服务节点，并为每个消费组分配唯一的密钥标识，提供消费组和接入密钥的认证服务；
生产者代理模块，用于接收主题消息，接收到消息时，首先进行主题权限认证，认证通过后，为每个消息生成唯一的消息ID，并对消息key进行hash分组，将分组后消息写入本地队列和Cache队列；写入成功后，客户端响应成功，同时启动一个核心守护线程，批量将队列消息同步发送到Kafka，由核心守护线程与Kafka集群进行交互；如果接受到消息，守护线程就会不停的发送消息到Kafka，直到用户线程退出了，守护线程才会退出；以及，
消费者代理模块，负责消费主题消息并做权限认证，消费消息时，记录历史消息ID，并基于历史消息ID对后续的消息进行处理。
2.如权利要求1所述的基于Kafka的同步消息服务系统，其特征在于：所述生产者代理模块中，核心守护线程按照先进先出的顺序从本地队列中取出消息串行发送到Kafka。
3.如权利要求1所述的基于Kafka的同步消息服务系统，其特征在于：所述生产者代理模块中，如果接收到消息，核心守护线程会不停地发送消息到Kafka，直到用户线程退出，核心守护线程才会退出。
4.如权利要求1所述的基于Kafka的同步消息服务系统，其特征在于：所述系统还包括延时消息模块，延时消息模块内设置有调度主题，接收的延时消息首先转发调度主题，同时启动时间调度器对延时消息进行调度，触发调度时间时，将延时消息投递到目标主题。
5.一种基于Kafka的同步消息实现方法，其特征在于：包括将主题消息发送至Kafka集群和从Kafka集群消费主题消息；
将主题消息发送至Kafka集群包括如下步骤：
步骤A1，创建主题，并为其分配具体的生产者代理服务节点和Cache节点，以及唯一的密钥标识；
步骤A2，对发送的主题消息进行主题权限认证，认证通过后，为每个消息生成唯一的消息ID，并对消息key进行hash分组，将分组后消息写入本地队列和Cache队列；
步骤A3，启动一个核心守护线程，批量将队列消息同步发送到Kafka，由核心守护线程与Kafka集群进行交互；
从Kafka集群消费主题消息包括如下步骤：
步骤B1，每个消费组分配有具体的消费组代理服务节点，并具有唯一的密钥标识，某一消费组中的消费者向服务节点发送消费主题消息请求；
步骤B2，服务节点收到请求后，启动一个守护线程从Kafka拉取消息，放入到本地队列Brokers，服务节点从本地队列获取消费返回给消费者。
6.如权利要求5所述的基于Kafka的同步消息实现方法，其特征在于：所述步骤A2中，将分组后消息写入本地队列和Cache队列时，验证是否写入成功，如果写入成功，则转步骤A3；如果写入失败，报错给客户端，此时客户端必须通过重试的方式，对原有的消息进行重新推送。
7.如权利要求5所述的基于Kafka的同步消息实现方法，其特征在于：从Kafka集群消费主题消息时，对消费的消息进行分组并记录历史消息ID，并对消息ID进行过滤处理。
8.如权利要求5所述的基于Kafka的同步消息实现方法，其特征在于：所述步骤A3中，核心守护线程按照先进先出的顺序从本地队列中取出消息串行发送到Kafka。
9.如权利要求5所述的基于Kafka的同步消息实现方法，其特征在于：所述步骤B1中，消费者先向Nginx代理节点发送请求，Nginx代理节点进行权限认证，认证通过后，转发到相应的服务节点。
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