SpringBoot整合分布式消息平台Pulsar

大家好，我是君哥。

作为优秀的消息流平台，Pulsar 的使用越来越多，这篇文章讲解 Pulsar 的 Java 客户端。

部署 Pulsar

Pulsar 的部署方式主要有 3 种，本地安装二进制文件、docker 部署、在 Kubernetes 上部署。

本文采用 docker 部署一个单节点的 Pulsar 集群。实验环境是 2 核 CPU 和 4G 内存。

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 

安装过程可能会出现下面的错误：

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

这是因为 docker 版本低，不支持 mount 参数，把 docker 版本升级到 17.06 以上就可以了。

部署过程中可能会因为网络的原因失败，多试几次就可以成功了。如果看到下面的日志，就说明启动成功了。

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 

本地单节点集群启动后，会创建一个 namespace，名字叫 public/default

Pulsar 客户端

目前 Pulsar 支持多种语言的客户端，包括：

Java 客户端Go 客户端Python 客户端C++ 客户端Node.js 客户端WebSocket 客户端C# 客户端

SpringBoot 配置

使用 SpringBoot 整合 Pulsar 客户端，首先引入 Pulsar 客户端依赖，代码如下：

<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 

创建 Client

创建客户端非常简单，代码如下：

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

上面的 url 就是 properties 文件中定义的 pulsar.url 。

创建 Client 时，即使集群没有启成功，程序也不会报错，因为这时还没有真正地去连接集群。

创建 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(); 

创建 Producer，会真正的连接集群，这时如果集群有问题，就会报连接错误。

下面解释一下创建 Producer 的参数：

topic：Producer 要写入的 topic。

compressionType：压缩策略，目前支持 4 种策略 (NONE、LZ4、ZLIB、ZSTD)，从 Pulsar2.3 开始，只有 Consumer 的版本在 2.3 以上，这个策略才会生效。

sendTimeout：超时时间，如果 Producer 在超时时间为收到 ACK，会进行重新发送。

enableBatching：是否开启消息批量处理，这里默认 true，这个参数只有在异步发送 (sendAsync) 时才能生效，选择同步发送会失效。

batchingMaxPublishDelay：批量发送消息的时间段，这里定义的是 10ms，需要注意的是，设置了批量时间，就不会受消息数量的影响。批量发送会把要发送的批量消息放在一个网络包里发送出去，减少网络 IO 次数，大大提高网卡的发送效率。

batchingMaxMessages：批量发送消息的最大数量。

maxPendingMessages：等待从 broker 接收 ACK 的消息队列最大长度。如果这个队列满了，producer 所有的 sendAsync 和 send 都会失败，除非设置了 blockIfQueueFull 值是 true。

blockIfQueueFull：Producer 发送消息时会把消息先放入本地 Queue 缓存，如果缓存满了，就会阻塞消息发送。

roundRobinRouterBatchingPartition-SwitchFrequency：如果发送消息时没有指定 key，那默认采用 round robin 的方式发送消息，使用 round robin 的方式，切换 partition 的周期是 (frequency * batchingMaxPublishDelay)。

创建 Consumer

Pulsar 的消费模型如下图：

从图中可以看到，Consumer 要绑定一个 subscription 才能进行消费。

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

下面解释一下创建 Consumer 的参数：

topic：Consumer 要订阅的 topic。

subscriptionName：consumer 要关联的 subscription 名字。

subscriptionType：订阅类型，Pulsar 支持四种类型订阅：

Exclusive：独占模式，同一个 Topic 只能有一个消费者，如果多个消费者，就会出错。Failover：灾备模式，同一个 Topic 可以有多个消费者，但是只能有一个消费者消费，其他消费者作为故障转移备用，如果当前消费者出了故障，就从备用消费者中选择一个进行消费。如下图：

Shared：共享模式，同一个 Topic 可以由多个消费者订阅和消费。消息通过 round robin 轮询机制分发给不同的消费者，并且每个消息仅会被分发给一个消费者。当消费者断开，如果发送给它消息没有被消费，这些消息会被重新分发给其它存活的消费者。如下图：

Key_Shared：消息和消费者都会绑定一个key，消息只会发送给绑定同一个key的消费者。如果有新消费者建立连接或者有消费者断开连接，就需要更新一些消息的 key。跟 Shared 模式相比，Key_Shared 的好处是既可以让消费者并发地消费消息，又能保证同一Key下的消息顺序。如下图：

subscriptionInitialPosition：创建新的 subscription 时从哪里开始消费，有两个选项：

Latest：从最新的消息开始消费Earliest：从最早的消息开始消费

negativeAckRedeliveryDelay：消费失败后间隔多久 broker 重新发送。

receiverQueueSize：在调用 receive 方法之前，最多能累积多少条消息。可以设置为 0，这样每次只从 broker 拉取一条消息。在 Shared 模式下，receiverQueueSize 设置为 0，可以防止批量消息多发给一个 Consumer 而导致其他 Consumer 空闲。

Consumer 接收消息有四种方式：同步单条、同步批量、异步单条和异步批量，代码如下：

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

对于批量接收，也可以设置批量接收的策略，代码如下：

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

代码中的参数说明如下：

maxNumMessages：批量接收的最大消息数量。maxNumBytes：批量接收消息的大小，这里是 1MB。

测试

首先编写 Producer 发送消息的代码，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("发送消息成功, key:{}, msg: {}", key, data); 
        } else { 
            logger.error("发送消息失败, key:{}, msg: {}", key, data); 
        } 
        return null; 
    }); 
    future.join(); 
    logger.info("发送消息完成, key:{}, msg: {}", key, data); 
} 

然后编写一个 Consumer 消费消息的代码，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("接收消息异常，topic:{}, key:{}, data:{}", topic, key, data, e); 
            } 
        } 
        consumer.acknowledge(message); 
    } 
} 

最后编写一个 Controller 类，调用 Producer 发送消息，代码如下：

@RequestMapping("/send") 
@ResponseBody 
public String send(@RequestParam String key, @RequestParam String data) { 
    logger.info("收到消息发送请求, key:{}, value:{}", key, data); 
    pulsarProducer.sendMsg(key, data); 
    return "success"; 
} 

调用 Producer 发送一条消息，key=key1，data=data1，具体操作为在浏览器中输入下面的 url 后回车：

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

可以看到控制台输出下面日志：

2022-01-08 22:42:33,199 [pulsar-client-io-6-1] [INFO] boot.pulsar.PulsarProducer - 发送消息成功, key:key1, msg: data1 
2022-01-08 22:42:33,200 [http-nio-8083-exec-1] [INFO] boot.pulsar.PulsarProducer - 发送消息完成, 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 

从日志中看到，这里使用的 namespace 就是创建集群时生成的public/default。

总结

从 SpringBoot 整合 Java 客户端使用来看，Pulsar 的 api 是非常友好的，使用起来方便简洁。Consumer 的使用需要考虑多一些，需要考虑到批量、异步以及订阅类型。