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Kafka消息队列python开发环境搭建

news 来源：原创 2024/9/20 19:37:01

引言

Kafka 的核心概念和组件

Kafka 的主要特性

使用场景

申请云服务器

安装docker及docker-compose

VSCODE配置

开发环境搭建

搭建Kafka的python编程环境

Kafka的python编程示例

引言

Apache Kafka 是一个分布式流处理平台，由 LinkedIn 开发并在 2011 年贡献给 Apache 软件基金会。虽然 Kafka 常被归类为消息队列（也称为消息传递系统或消息中间件），但它实际上提供了比传统消息队列更丰富的功能，特别是在处理大规模数据流方面。Kafka 最初被设计用于处理 LinkedIn 的高吞吐量日志数据，但现在已广泛应用于各种场景，包括网站活动跟踪、日志收集、实时分析、监控数据聚合以及流处理等。

Kafka 的核心概念和组件

Broker（代理）：Kafka 集群中的服务器被称为 broker。每个 broker 都可以独立地处理来自生产者的数据，并响应消费者的请求。
Topic（主题）：Kafka 中的消息被分类存储在名为 topic 的容器中。每个 topic 可以有多个分区（partition），每个分区都有序地存储消息。
Partition（分区）：分区是 Kafka 中实现水平扩展和容错的关键。每个分区可以分布在不同的 broker 上，同时每个分区内的消息都是有序的。
Producer（生产者）：生产者负责向 Kafka 集群发送消息到指定的 topic。生产者可以指定消息的键（key），Kafka 使用这个键来决定消息被发送到哪个分区。
Consumer（消费者）：消费者从 Kafka 集群订阅 topic 并消费数据。Kafka 支持多个消费者群组（consumer group）同时消费同一个 topic，每个消费者群组内的消费者可以共同分担处理数据的任务。
Consumer Group（消费者群组）：同一个消费者群组内的消费者可以并行地消费同一个 topic 的不同分区，但每个分区只能被一个消费者群组内的一个消费者消费，以确保消息的有序性。
Offset（偏移量）：Kafka 中的每条消息都有一个唯一的偏移量，用于标识消息在分区中的位置。消费者通过记录自己消费到的偏移量来跟踪消息的读取进度。

Kafka 的主要特性

高吞吐量：Kafka 被设计用来处理高吞吐量的数据，可以轻松处理成千上万条消息/秒。
可扩展性：Kafka 的集群可以通过增加更多的 broker 来水平扩展，以处理更大的数据量和更高的吞吐量。
持久性：Kafka 通过将消息存储在磁盘上来保证消息的持久性，即使在服务器故障的情况下也不会丢失数据。
容错性：Kafka 提供了强大的容错机制，包括自动的副本复制和数据冗余，以确保数据的可靠性和可用性。
实时性：Kafka 支持实时数据处理，使得它可以用于构建实时流处理应用程序。

使用场景

消息传递：作为传统的消息队列使用，支持解耦的生产者和消费者。
网站活动跟踪：收集和分析用户的点击流、搜索查询等网站活动数据。
日志收集：从分布式系统中收集日志数据，用于监控和分析。
实时分析：对实时数据流进行实时处理和分析，以支持实时决策。
事件流处理：处理实时事件流，如传感器数据、金融交易数据等。

申请云服务器

（以京东云为例，阿里云、腾讯云、华为云、天翼云类似）

注意在选择操作系统的时候选择ubuntu22.04或ubuntu20.04

管理员账户root

管理员密码：在安装的时候设置，记住密码

下载安装mobaXterm

https://mobaxterm.mobatek.net/download-home-edition.html

安装docker及docker-compose

#以下只安装一次即可！
sudo apt update
sudo apt install -y docker.io # intel x86_64
sudo curl -SL https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.21.0/docker-compose-linux-x86_64 \-o /usr/local/bin/docker-compose
# 如果github不能访问，可用hub.njuu.cf或521github.com/镜像站替换github.com重试
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose #如报错，去掉sudo重试
sudo ln -s /usr/local/bin/docker-compose /usr/bin/docker-compose #如报错，去掉sudo重试

查看docker和dockers是否安装好？

docker version
docker-compose version

VSCODE配置

开发环境搭建

将如下文件保存为docker-compose.yml，并上传至服务器，例如/home/ubuntu/iiot/kafka
将下面代码中的localhost替换为云服务公网IP

version: '3'
services:zookeeper:image: confluentinc/cp-zookeeper:latestenvironment:ZOOKEEPER_CLIENT_PORT: 2181ports:- "2181:2181"
dkafka:image: confluentinc/cp-kafka:latestcontainer_name: kafka-devdepends_on:- zookeeperenvironment:KAFKA_BROKER_ID: 1KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT: zookeeper:2181KAFKA_ADVERTISED_LISTENERS: PLAINTEXT://localhost:9092KAFKA_OFFSETS_TOPIC_REPLICATION_FACTOR: 1ports:- "9092:9092"

上传metaldigi.zip

解压缩文件

sudo apt updatesudo apt install zipunzip metaladigi.zip

cd metaldigi/kafka

启动kafka消息服务器
- 在命令行执行消息生产者

docker-compose up -d

搭建Kafka的python编程环境

进入metaldigi文件夹
执行 docker ps

cd metaldigi
docker-compose up -d

Kafka的python编程示例

进入metaldigi文件夹
执行 docker ps

 docker exec -it metal-digi-backend bash

消息生产者

from kafka import KafkaProducer# 创建一个 Kafka 生产者实例# 这里指定了 Kafka 服务器的地址和端口
producer = KafkaProducer(bootstrap_servers='150.158.11.142:9092')# 循环发送 10 条消息到 'demo-topic' 主题
for_in range(10):
# 将要发送的消息转换为字节格式message =f'message{_}'.encode('utf-8')# 发送消息到 Kafka 的 'demo-topic' 主题producer.send('demo-topic', value=message)# 打印已发送的消息print(f'Sent message: message{_}')# 关闭生产者实例
producer.close()这段代码创建一个 Kafka 生产者，用于向 Kafka 集群发送消息。它循环发送10条消息到名为 'demo-topic' 的主题。每条消息都是一个简单的文本字符串，转换为字节格式后发送。

消息消费者

from kafka import KafkaConsumer# 创建一个 Kafka 消费者实例
# 指定 Kafka 服务器地址、端口以及其他一些配置
consumer = KafkaConsumer('demo-topic',  # 指定要消费的主题bootstrap_servers='150.158.11.142:9092',  # Kafka 服务器地址和端口auto_offset_reset='earliest',  # 从最早的消息开始消费enable_auto_commit=True,  # 自动提交偏移量group_id='demo-group'  # 消费者组标识
)# 循环消费并打印收到的消息
for message in consumer:# 解码并打印消息内容print(f"Received message: {message.value.decode()}")