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SpringBoot整合分布式消息平臺Pulsar

大家好，我是君哥。

作為優秀的消息流平臺，Pulsar 的使用越來越多，這篇文章講解 Pulsar 的 Java 客戶端。

部署 Pulsar

Pulsar 的部署方式主要有 3 種，本地安裝二進制文件、docker 部署、在 Kubernetes 上部署。

本文采用 docker 部署一個單節點的 Pulsar 集群。實驗環境是 2 核 CPU 和 4G 內存。

部署命令如下：

docker run -it -p 6650:6650 -p 8080:8080 --mount source=pulsardata,target=/pulsar/data --mount source=pulsarconf,target=/pulsar/conf apachepulsar/pulsar:2.9.1 bin/pulsar standalone

安裝過程可能會出現下面的錯誤：

unknown flag: --mount
See 'docker run --help'.

這是因為 docker 版本低，不支持 mount 參數，把 docker 版本升級到 17.06 以上就可以了。

部署過程中可能會因為網絡的原因失敗，多試幾次就可以成功了。如果看到下面的日志，就說明啟動成功了。

2022-01-08T22:27:58,726+0000 [main] INFO org.apache.pulsar.broker.PulsarService - messaging service is ready, bootstrap service port = 8080, broker url= pulsar://localhost:6650, cluster=standalone

本地單節點集群啟動后，會創建一個 namespace，名字叫 public/default

Pulsar 客戶端

目前 Pulsar 支持多種語言的客戶端，包括：

Java 客戶端Go 客戶端Python 客戶端C++ 客戶端Node.js 客戶端WebSocket 客戶端C# 客戶端

SpringBoot 配置

使用 SpringBoot 整合 Pulsar 客戶端，首先引入 Pulsar 客戶端依賴，代碼如下：

<dependency>
<groupId>org.apache.pulsar</groupId>
<artifactId>pulsar-client</artifactId>
<version>2.9.1</version>
</dependency>

然后在 properties 文件中添加配置:

# Pulsar 地址
pulsar.url=pulsar://192.168.59.155:6650
# topic
pulsar.topic=testTopic
# consumer group
pulsar.subscription=topicGroup

創建 Client

創建客戶端非常簡單，代碼如下：

client = PulsarClient.builder()
.serviceUrl(url)
.build();

上面的 url 就是 properties 文件中定義的 pulsar.url 。

創建 Client 時，即使集群沒有啟成功，程序也不會報錯，因為這時還沒有真正地去連接集群。

創建 Producer

producer = client.newProducer()
.topic(topic)
.compressionType(CompressionType.LZ4)
.sendTimeout(0, TimeUnit.SECONDS)
.enableBatching(true)
.batchingMaxPublishDelay(10, TimeUnit.MILLISECONDS)
.batchingMaxMessages(1000)
.maxPendingMessages(1000)
.blockIfQueueFull(true)
.roundRobinRouterBatchingPartitionSwitchFrequency(10)
.batcherBuilder(BatcherBuilder.DEFAULT)
.create();

創建 Producer，會真正的連接集群，這時如果集群有問題，就會報連接錯誤。

下面解釋一下創建 Producer 的參數：

topic：Producer 要寫入的 topic。

compressionType：壓縮策略，目前支持 4 種策略 (NONE、LZ4、ZLIB、ZSTD)，從 Pulsar2.3 開始，只有 Consumer 的版本在 2.3 以上，這個策略才會生效。

sendTimeout：超時時間，如果 Producer 在超時時間為收到 ACK，會進行重新發送。

enableBatching：是否開啟消息批量處理，這里默認 true，這個參數只有在異步發送 (sendAsync) 時才能生效，選擇同步發送會失效。

batchingMaxPublishDelay：批量發送消息的時間段，這里定義的是 10ms，需要注意的是，設置了批量時間，就不會受消息數量的影響。批量發送會把要發送的批量消息放在一個網絡包里發送出去，減少網絡 IO 次數，大大提高網卡的發送效率。

batchingMaxMessages：批量發送消息的最大數量。

maxPendingMessages：等待從 broker 接收 ACK 的消息隊列最大長度。如果這個隊列滿了，producer 所有的 sendAsync 和 send 都會失敗，除非設置了 blockIfQueueFull 值是 true。

blockIfQueueFull：Producer 發送消息時會把消息先放入本地 Queue 緩存，如果緩存滿了，就會阻塞消息發送。

roundRobinRouterBatchingPartition-SwitchFrequency：如果發送消息時沒有指定 key，那默認采用 round robin 的方式發送消息，使用 round robin 的方式，切換 partition 的周期是 (frequency * batchingMaxPublishDelay)。

創建 Consumer

Pulsar 的消費模型如下圖：

SpringBoot整合分布式消息平臺Pulsar

從圖中可以看到，Consumer 要綁定一個 subscription 才能進行消費。

consumer = client.newConsumer()
.topic(topic)
.subscriptionName(subscription)
.subscriptionType(SubscriptionType.Shared)
.subscriptionInitialPosition(SubscriptionInitialPosition.Earliest)
.negativeAckRedeliveryDelay(60, TimeUnit.SECONDS)
.receiverQueueSize(1000)
.subscribe();

下面解釋一下創建 Consumer 的參數：

topic：Consumer 要訂閱的 topic。

subscriptionName：consumer 要關聯的 subscription 名字。

subscriptionType：訂閱類型，Pulsar 支持四種類型訂閱：

Exclusive：獨占模式，同一個 Topic 只能有一個消費者，如果多個消費者，就會出錯。Failover：災備模式，同一個 Topic 可以有多個消費者，但是只能有一個消費者消費，其他消費者作為故障轉移備用，如果當前消費者出了故障，就從備用消費者中選擇一個進行消費。如下圖：

SpringBoot整合分布式消息平臺Pulsar

Shared：共享模式，同一個 Topic 可以由多個消費者訂閱和消費。消息通過 round robin 輪詢機制分發給不同的消費者，并且每個消息僅會被分發給一個消費者。當消費者斷開，如果發送給它消息沒有被消費，這些消息會被重新分發給其它存活的消費者。如下圖：

SpringBoot整合分布式消息平臺Pulsar

Key_Shared：消息和消費者都會綁定一個key，消息只會發送給綁定同一個key的消費者。如果有新消費者建立連接或者有消費者斷開連接，就需要更新一些消息的 key。跟 Shared 模式相比，Key_Shared 的好處是既可以讓消費者并發地消費消息，又能保證同一Key下的消息順序。如下圖：

SpringBoot整合分布式消息平臺Pulsar

subscriptionInitialPosition：創建新的 subscription 時從哪里開始消費，有兩個選項：

Latest：從最新的消息開始消費Earliest：從最早的消息開始消費

negativeAckRedeliveryDelay：消費失敗后間隔多久 broker 重新發送。

receiverQueueSize：在調用 receive 方法之前，最多能累積多少條消息。可以設置為 0，這樣每次只從 broker 拉取一條消息。在 Shared 模式下，receiverQueueSize 設置為 0，可以防止批量消息多發給一個 Consumer 而導致其他 Consumer 空閑。

Consumer 接收消息有四種方式：同步單條、同步批量、異步單條和異步批量，代碼如下：

Message message = consumer.receive()
CompletableFuture<Message> message = consumer.receiveAsync();
Messages message = consumer.batchReceive();
CompletableFuture<Messages> message = consumer.batchReceiveAsync();

對于批量接收，也可以設置批量接收的策略，代碼如下：

consumer = client.newConsumer()
.topic(topic)
.subscriptionName(subscription)
.batchReceivePolicy(BatchReceivePolicy.builder()
.maxNumMessages(100)
.maxNumBytes(1024 * 1024)
.timeout(200, TimeUnit.MILLISECONDS)
.build())
.subscribe();

代碼中的參數說明如下：

maxNumMessages：批量接收的最大消息數量。maxNumBytes：批量接收消息的大小，這里是 1MB。

測試

首先編寫 Producer 發送消息的代碼，如下：

public void sendMsg(String key, String data) {
CompletableFuture<MessageId> future = producer.newMessage()
.key(key)
.value(data.getBytes()).sendAsync();
future.handle((v, ex) -> {
if (ex == null) {
logger.info("發送消息成功, key:{}, msg: {}", key, data);
} else {
logger.error("發送消息失敗, key:{}, msg: {}", key, data);
}
return null;
});
future.join();
logger.info("發送消息完成, key:{}, msg: {}", key, data);
}

然后編寫一個 Consumer 消費消息的代碼，如下：

public void start() throws Exception{
while (true) {
Message message = consumer.receive();
String key = message.getKey();
String data = new String(message.getData());
String topic = message.getTopicName();
if (StringUtils.isNotEmpty(data)) {
try{
logger.info("收到消息, topic:{}, key:{}, data:{}", topic, key, data);
}catch(Exception e){
logger.error("接收消息異常，topic:{}, key:{}, data:{}", topic, key, data, e);
}
}
consumer.acknowledge(message);
}
}

最后編寫一個 Controller 類，調用 Producer 發送消息，代碼如下：

@RequestMapping("/send")
@ResponseBody
public String send(@RequestParam String key, @RequestParam String data) {
logger.info("收到消息發送請求, key:{}, value:{}", key, data);
pulsarProducer.sendMsg(key, data);
return "success";
}

調用 Producer 發送一條消息，key=key1，data=data1，具體操作為在瀏覽器中輸入下面的 url 后回車：

http://192.168.157.1:8083/pulsar/send?key=key1&data=data1

可以看到控制臺輸出下面日志：

2022-01-08 22:42:33,199 [pulsar-client-io-6-1] [INFO] boot.pulsar.PulsarProducer - 發送消息成功, key:key1, msg: data1
2022-01-08 22:42:33,200 [http-nio-8083-exec-1] [INFO] boot.pulsar.PulsarProducer - 發送消息完成, key:key1, msg: data1
2022-01-08 22:42:33,232 [Thread-22] [INFO] boot.pulsar.PulsarConsumer - 收到消息, topic:persistent://public/default/testTopic, key:key1, data:data1
2022-01-08 22:43:14,498 [pulsar-timer-5-1] [INFO] org.apache.pulsar.client.impl.ConsumerStatsRecorderImpl - [testTopic] [topicGroup] [7def6] Prefetched messages: 0 --- Consume throughput received: 0.02 msgs/s --- 0.00 Mbit/s --- Ack sent rate: 0.02 ack/s --- Failed messages: 0 --- batch messages: 0 ---Failed acks: 0
2022-01-08 22:43:14,961 [pulsar-timer-9-1] [INFO] org.apache.pulsar.client.impl.ProducerStatsRecorderImpl - [testTopic] [standalone-9-0] Pending messages: 0 --- Publish throughput: 0.02 msg/s --- 0.00 Mbit/s --- Latency: med: 69.000 ms - 95pct: 69.000 ms - 99pct: 69.000 ms - 99.9pct: 69.000 ms - max: 69.000 ms --- Ack received rate: 0.02 ack/s --- Failed messages: 0