深入浅出Apache Pulsar（2）：Pulsar消息机制

消息机制

Pulsar 采用发布-订阅(pub-sub)的设计模式 。 该设计模式中，producer 发布消息到 topic， Consumer 订阅 topic、处理发布的消息，并在处理完成后发送确认。

一旦创建订阅，即使 consumer 断开连接，Pulsar 仍然可以保存所有消息。 在 consumer 确认消息已处理成功后，才会删除消息。

主题(Topic)

逻辑上一个Topic是日志结构，每个消息都在这个日志结构中有一个偏移量。Apache Pulsar使用游标来跟踪偏移量(Cursor Tracking)。

Pulsar 支持两种基本的 topic 类型：持久 topic 与非持久 topic。

{persistent|non-persistent}://tenant/namespace/topic

• Non-Partitioned topics

$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
list public/default
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
create persistent://public/default/input-seed-avro-topic
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
lookup persistent://public/default/input-seed-avro-topic
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
delete persistent://public/default/input-seed-avro-topic
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
stats persistent://public/default/input-seed-avro-topic
$ curl http://server-101:8080/admin/v2/persistent/public/default/exclamation-input/stats | python -m json.tool

Partitioned topics

$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
create-partitioned-topic persistent://public/default/output-seed-avro-topic \
--partitions 2
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
list-partitioned-topics public/default
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
get-partitioned-topic-metadata persistent://public/default/output-seed-avro-topic
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin topics \
delete-partitioned-topic persistent://public/default/output-seed-avro-topic

消息(Message)

Messages are the basic "unit" of Pulsar.

public interface Message<T> {
    Map<String, String> getProperties();
    boolean hasProperty(String var1);
    String getProperty(String var1);
    byte[] getData();
    T getValue();
    MessageId getMessageId();
    long getPublishTime();
    long getEventTime();
    long getSequenceId();
    String getProducerName();
    boolean hasKey();
    String getKey();
    boolean hasBase64EncodedKey();
    byte[] getKeyBytes();
    boolean hasOrderingKey();
    byte[] getOrderingKey();
    String getTopicName();
    Optional<EncryptionContext> getEncryptionCtx();
    int getRedeliveryCount();
    byte[] getSchemaVersion();
    boolean isReplicated();
    String getReplicatedFrom();
}

生产者(Producer)

public void send() throws PulsarClientException {
    final String serviceUrl = "pulsar://server-100:6650";
    // final String serviceUrl = "pulsar://server-101:6650,server-102:6650,server-103:6650";
    // http://pulsar.apache.org/docs/en/client-libraries-java/#client
    final PulsarClient client = PulsarClient.builder()
            .serviceUrl(serviceUrl)
            .connectionTimeout(10000, TimeUnit.MILLISECONDS)
            .build();
    final String topic = "persistent://public/default/topic-sensor-temp";
    // http://pulsar.apache.org/docs/en/client-libraries-java/#configure-producer
    final Producer<byte[]> producer = client.newProducer()
            .producerName("sensor-temp")
            .topic(topic)
            .compressionType(CompressionType.LZ4)
            .enableChunking(true)
            .enableBatching(true)
            .batchingMaxBytes(1024)
            .batchingMaxMessages(10)
            .batchingMaxPublishDelay(10, TimeUnit.MILLISECONDS)
            .blockIfQueueFull(true)
            .maxPendingMessages(512)
            .sendTimeout(1, TimeUnit.SECONDS)
            .create();
    MessageId mid = producer.send("sensor-temp".getBytes());
    System.out.printf("\nmessage with ID %s successfully sent", mid);
    mid = producer.newMessage()
            .key("sensor-temp-key")
            .value("sensor-temp-key".getBytes())
            .property("my-key", "my-value")
            .property("my-other-key", "my-other-value")
            .send();
    System.out.printf("message-key with ID %s successfully sent", mid);
    producer.close();
    client.close();
}

消费者(Consumer)

public void consume() throws PulsarClientException {
    final String serviceUrl = "pulsar://server-101:6650";
    final String topic = "input-seed-avro-topic";
    final PulsarClient client = PulsarClient.builder()
            .serviceUrl(serviceUrl)
            .enableTcpNoDelay(true)
            .build();
    final Consumer<byte[]> consumer = client
            .newConsumer()
            .consumerName("seed-avro-consumer")
            .subscriptionName("seed-avro-subscription")
            .subscriptionType(SubscriptionType.Exclusive)
            .subscriptionInitialPosition(SubscriptionInitialPosition.Earliest)
            .topic(topic)
            .receiverQueueSize(10)
            .subscribe();
    final AvroSchema<SeedEvent> schema = AvroSchema.of(SeedEvent.class);
    while (true) {
        try {
            final Message<byte[]> msg = consumer.receive();
            LOG.info("接收消息:[{}] topic:{} mid:{} sid:{} event:{} publish:{} producer:{} key:{} value:{}",
                    Thread.currentThread().getId(),
                    msg.getTopicName(),
                    msg.getMessageId(),
                    msg.getSequenceId(),
                    msg.getEventTime(),
                    msg.getPublishTime(),
                    msg.getProducerName(),
                    msg.getKey(), schema.decode(msg.getValue()));
            try {
                consumer.acknowledge(msg);
            } catch (final PulsarClientException e) {
                consumer.negativeAcknowledge(msg);
                LOG.error("acknowledge:" + e.getLocalizedMessage(), e);
            }
        } catch (final PulsarClientException e) {
            LOG.error("receive:" + e.getLocalizedMessage(), e);
        }
    }
}

订阅(Subscriptions)

消费者通过订阅来消费Topic中的消息。订阅是游标(跟踪偏移量)的逻辑实体，一个Topic可以添加多个订阅。订阅不包含消息的数据，只包含元数据和游标。

每个Subscription都存储一个Cursor。Cursor是日志中的当前偏移量。Subscription将其Cursor存储至BookKeeper的Ledger中。这使Cursor跟踪可以像Topic一样进行扩展。

订阅类型(subscription-type)

• Exclusive 独享

  一个订阅只能有一个消息者消费消息。

• Failover 灾备

  一个订阅同时只有一个消费者，可以有多个备份消费者。一旦主消费者故障则备份消费者接管。不会出现同时有两个活跃的消费者。

• Shared 共享

  一个订阅中同时可以有多个消费者，多个消费者共享Topic中的消息。

• Key_Shared

有序性保证(Ordering guarantee)

如果对顺序性有要求，可以使用 Exclusive 和 Failover 的订阅模式，这样同一个 Topic 只有一个 Consumer 在消费，可以保证顺序性。

如果使用 Shared 订阅模式，多个 Consumer 可以并发消费同一个 Topic。通过动态增加 Consumer 的数量，可以加速 Topic 的消费，减少消息在服务端的堆积。

KeyShared 模式保证在 Shared 模式下同一个 Key 的消息也会发送到同一个 Consumer，在并发的同时也保证了顺序性。

多主题订阅(Multi-topic subscriptions)

Pattern:

• persistent://public/default/.*
• persistent://public/default/foo.*

Reader

public void read() throws IOException {
    final String serviceUrl = "pulsar://server-101:6650";
    final PulsarClient client = PulsarClient.builder()
            .serviceUrl(serviceUrl)
            .build();
    // http://pulsar.apache.org/docs/en/client-libraries-java/#reader
    final Reader<byte[]> reader = client.newReader()
            .topic("my-topic")
            .startMessageId(MessageId.earliest()) // MessageId.latest
            .create();
    while (true) 
        final Message<byte[]> message = reader.readNext();
        System.out.println(new String(message.getData()));
    }
}

分片主题(Partitioned topics)

消息保留和过期(Message retention and expiry)

如果没有对Topic设置数据保留策略，一旦一个Topic的所有订阅的游标都已经成功消费到一个偏移量时，此偏移量前面的消息就会被自动删除。

如果Topic设置了数据保留策略，已经消费确认的消息超过保留策略阈值(Topic的消息存储大小、Topic中消息保留的时间)后会被删除。

conf/broker.conf

# Default message retention time
# 默认0, 修改为3天=60*24*3
defaultRetentionTimeInMinutes=4320
# Default retention size
# 默认为0, 修改为10G
defaultRetentionSizeInMB=10240
# Default ttl for namespaces if ttl is not already configured at namespace policies. (disable default-ttl with value 0)
ttlDurationDefaultInSeconds=0

retention policy (for a namespace)

$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin namespaces \
get-retention public/default
$ curl -X GET http://server-101:8080/admin/v2/namespaces/public/default/retention | python -m json.tool
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin namespaces \
set-retention public/default \
--size 1024M \
--time 5m
$ curl -X POST http://server-101:8080/admin/v2/namespaces/public/default/retention \
--header "Content-Type:application/json" \
--data '{
  "retentionTimeInMinutes" : 5,
  "retentionSizeInMB" : 1024
}'

message expiry / message-ttl

$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin namespaces \
get-message-ttl public/default
$ curl -X GET http://server-101:8080/admin/v2/namespaces/public/default/messageTTL
$ $PULSAR_HOME/bin/pulsar-admin namespaces \
set-message-ttl public/default \
--messageTTL 1800
$ curl -X POST http://server-101:8080/admin/v2/namespaces/public/default/messageTTL \
--header "Content-Type:application/json" \
--data '1800'

写在最后

近年来，在AIOps领域快速发展的背景下，IT工具、平台能力、解决方案、AI场景及可用数据集的迫切需求在各行业迸发。基于此，云智慧在2021年8月发布了AIOps社区，旨在树起一面开源旗帜，为各行业客户、用户、研究者和开发者们构建活跃的用户及开发者社区，共同贡献及解决行业难题、促进该领域技术发展。

社区先后开源了数据可视化编排平台-FlyFish、运维管理平台OMP、云服务管理平台-摩尔平台、Hours算法等产品。

可视化编排平台-FlyFish：
项目介绍：https://www.cloudwise.ai/flyF...
Github地址： https://github.com/CloudWise-...
Gitee地址： https://gitee.com/CloudWise/f...
行业案例：https://www.bilibili.com/vide...

部分大屏案例：

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深入浅出Apache Pulsar（1）：Pulsar vs Kafka