前言

在Kafka中，生產(chǎn)者（Producer）和消費者（Consumer）是通過發(fā)布訂閱模式進行協(xié)作的，生產(chǎn)者將消息發(fā)送到Kafka集群，而消費者從Kafka集群中拉取消息進行消費，無論是生產(chǎn)者發(fā)送消息到Kafka集群還是消費者從Kafka集群中拉取消息進行消費，都是容易出現(xiàn)問題的，比較典型的就是消費端的重復消費問題、生產(chǎn)端和消費端產(chǎn)生的消息丟失問題。下面將對這兩個問題出現(xiàn)的場景以及常見的解決方案進行講解。

一、重復消費

1.1 重復消費出現(xiàn)的場景

重復消費出現(xiàn)的常見場景主要分為兩種，一種是 Consumer在消費過程中，應用進程被強制kill掉或者發(fā)生異常退出（掛掉…），另一種則是Consumer消費的時間過長。

1.1.1 Consumer消費過程中，進程掛掉/異常退出

在Kafka消費端的使用中，位移（Offset）的提交有兩種方式，自動提交和手動提交。自動提交情況下，當消費者拉取一批消息進行消費后，需要進行Offset的提交，在消費端提交Offset之前，Consumer掛掉了，當Consumer重啟后再次拉取Offset，這時候拉取的依然是掛掉之前消費的Offset，因此造成重復消費的問題。在手動提交模式下，在提交代碼調(diào)用之前，Consumer掛掉也會造成重復消費。

1.1.2 消費者消費時間過長

Kafka消費端的參數(shù)max.poll.interval.ms定義了兩次poll的最大間隔，它的默認值是 5 分鐘，表示 Consumer 如果在 5 分鐘之內(nèi)無法消費完 poll方法返回的消息，那么Consumer 會主動發(fā)起“離開組”的請求。

在離開消費組后，開始Rebalance，因此提交Offset失敗。之后重新Rebalance，消費者再次分配Partition后，再次poll拉取消息依然從之前消費過的消息處開始消費，這樣就造成重復消費。而且若不解決消費單次消費時間過長的問題，這部分消息可能會一直重復消費。

整體上來說，如果我們在消費中將消息數(shù)據(jù)處理入庫，但是在執(zhí)行Offset提交時，Kafka宕機或者網(wǎng)絡原因等無法提交Offset，當我們重啟服務或者Rebalance過程觸發(fā)，Consumer將再次消費此消息數(shù)據(jù)。

1.2 重復消費解決方案

1.2.1 針對于消費端掛掉等原因造成的重復消費問題

這部分主要集中在消費端的編碼層面，需要我們在設計代碼時以冪等性的角度進行開發(fā)設計，保證同一數(shù)據(jù)無論進行多少次消費，所造成的結(jié)果都一樣。處理方式可以在消息體中添加唯一標識(比如將消息生成md5保存到Mysql或者是Redis中，在處理消息前先檢查下Mysql/Redis是否已經(jīng)處理過該消息了)，消費端進行確認此唯一標識是否已經(jīng)消費過，如果消費過，則不進行之后處理。從而盡可能的避免了重復消費。
冪等角度大概兩種實現(xiàn)：

• 將唯一標識存入第三方介質(zhì)（如Redis），要操作數(shù)據(jù)的時候先判斷第三方介質(zhì)(數(shù)據(jù)庫或者緩存)有沒有這個唯一標識。
• 將版本號(offset)存入到數(shù)據(jù)里面，然后再要操作數(shù)據(jù)的時候用這個版本號做樂觀鎖，當版本號大于原先的才能操作。

1.2.2 針對于Consumer消費時間過長帶來的重復消費問題

• 提高單條消息的處理速度。例如對消息處理中比較耗時的操作可通過異步的方式進行處理、利用多線程處理等。
• 其次，在縮短單條消息消費時常的同時，根據(jù)實際場景可將max.poll.interval.ms值設置大一點，避免不必要的rebalance，此外可適當減小max.poll.records的值，默認值是500，可根據(jù)實際消息速率適當調(diào)小。

二、消息丟失

在Kafka中，消息丟失在Kafka的生產(chǎn)端和消費端都會出現(xiàn)。在此之前我們先來了解一下生產(chǎn)者和消費者的原理。

2.1 生產(chǎn)端問題

生產(chǎn)者原理：

Kafka生產(chǎn)者生產(chǎn)消息后，會將消息發(fā)送到Kafka集群的Leader中，然后Kafka集群的Leader收到消息后會返回ACK確認消息給生產(chǎn)者Producer。主要拆解為以下幾個步驟。

• Producer先從Kafka集群找到該Partition的Leader。
• Producer將消息發(fā)送給Leader，Leader將該消息寫入本地。
• Follwer從Leader pull消息，寫入本地Log后Leader發(fā)送ACK。
• Leader 收到所有 ISR 中的 Replica 的 ACK 后，增加High Watermark，并向 Producer 發(fā)送 ACK。

• 因此，Kafka集群（其實是分區(qū)的Leader）最終會返回一個ACK來確認Producer推送消息的結(jié)果，這里Kafka提供了三種模式：
• NoResponse RequiredAcks = 0：這個代表的就是不進行消息推送是否成功的確認。
• WaitForLocal RequiredAcks = 1：當local(Leader)確認接收成功后，就可以返回了。
• WaitForAll RequiredAcks = -1：當所有的Leader和Follower都接收成功時，才會返回。

因此這個配置的影響也分為下面三種情況：

• 設置為0，Producer不進行消息發(fā)送的確認，Kafka集群（Broker）可能由于一些原因并沒有收到對應消息，從而引起消息丟失。
• 設置為1，Producer在確認到 Topic Leader 已經(jīng)接收到消息后，完成發(fā)送，此時有可能 Follower 并沒有接收到對應消息。此時如果 Leader 突然宕機，在經(jīng)過選舉之后，沒有接到消息的 Follower 晉升為 Leader，從而引起消息丟失。
• 設置為-1，可以很好的確認Kafka集群是否已經(jīng)完成消息的接收和本地化存儲，并且可以在Producer發(fā)送失敗時進行重試。

生產(chǎn)端解決消息丟失方案：

• 通過設置RequiredAcks模式來解決，選用WaitForAll（對應值為-1）可以保證數(shù)據(jù)推送成功，不過會影響延時。
• 引入重試機制，設置重試次數(shù)和重試間隔。
• 當然，最后就是使用Kafka的多副本機制保證Kafka集群本身的可靠性，確保當Leader掛掉之后能進行Follower選舉晉升為新的Leader。

2.2 消費端問題

消費端的消息丟失問題：
消費端的消息丟失主要是因為在消費過程中出現(xiàn)了異常，但是對應消息的 Offset 已經(jīng)提交，那么消費異常的消息將會丟失。
前面介紹過，Offset的提交包括手動提交和自動提交，可通過kafka.consumer.enable-auto-commit進行配置。
手動提交可以靈活的確認是否將本次消費數(shù)據(jù)的Offset進行提交，可以很好的避免消息丟失的情況。
自動提交是引起消息丟失的主要誘因。因為消息的消費并不會影響到Offset的提交。
大部分的解決方案為了盡可能的保證數(shù)據(jù)的完整性，都是盡量去選用手動提交的方式，當數(shù)據(jù)處理完之后再進行提交。
當然，在golang中我們主要使用sarama包的Kafka，sarama自動提交的原理是先進行標記，再進行提交，如下代碼所示：

type exampleConsumerGroupHandler struct{}
func (exampleConsumerGroupHandler) Setup(_ ConsumerGroupSession) error   { return nil }
func (exampleConsumerGroupHandler) Cleanup(_ ConsumerGroupSession) error { return nil }
func (h exampleConsumerGroupHandler) ConsumeClaim(sess ConsumerGroupSession, claim ConsumerGroupClaim) error {
   for msg := range claim.Messages() {
      fmt.Printf("Message topic:%q partition:%d offset:%d
", msg.Topic, msg.Partition, msg.Offset)
      // 標記消息已處理，sarama會自動提交
      // 處理數(shù)據(jù)（如真正持久化mysql...）
      sess.MarkMessage(msg, "")
   }
   return nil

因此，我們完全可以在標記之前進行數(shù)據(jù)的處理，例如插入Mysql等，當出現(xiàn)插入成功后程序崩潰，下一次最多重復消費一次（因為還沒標記，Offset沒有提交），而不會因為Offset超前，導致應用層消息丟失了。

手動提交模式下當然是很靈活的控制的，但確實已經(jīng)沒必要了：

consumerConfig := sarama.NewConfig()
consumerConfig.Version = sarama.V2_8_0_0
consumerConfig.Consumer.Return.Errors = false
consumerConfig.Consumer.Offsets.AutoCommit.Enable = false  // 禁用自動提交，改為手動
consumerConfig.Consumer.Offsets.Initial = sarama.OffsetNewest
func (h msgConsumerGroup) ConsumeClaim(sess sarama.ConsumerGroupSession, claim sarama.ConsumerGroupClaim) error {
   for msg := range claim.Messages() {
      fmt.Printf("%s Message topic:%q partition:%d offset:%d  value:%s
", h.name, msg.Topic, msg.Partition, msg.Offset, string(msg.Value))
      // 插入mysql....
      // 手動提交模式下，也需要先進行標記
      sess.MarkMessage(msg, "")
      consumerCount++
      if consumerCount%3 == 0 {
         // 手動提交，不能頻繁調(diào)用
         t1 := time.Now().Nanosecond()
         sess.Commit()
         t2 := time.Now().Nanosecond()
         fmt.Println("commit cost:", (t2-t1)/(1000*1000), "ms")
      }
   }
   return nil
}

到此這篇關(guān)于Golang中Kafka的重復消費和消息丟失問題的解決方案的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang Kafka重復消費和消息丟失內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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