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Recap | TGIP-001: Pulsar Basics

胖鱼 StreamNative 2021-10-18
🎙️阅读本文需 8 分钟

上周日(2 月 9 日),Pulsar 开启了 2020 年度第一次直播,也是小 Pu 成长路上的第一次线上直播,我们在 zoom 和 B 站同时进行了直播,也有很多朋友发弹幕和留言给我们,感谢各位的捧场!


Pulsar 的第一场线上直播,请来了 StreamNative 的 CEO 郭斯杰大佬,为我们带来了一场关于「Pulsar Basics」的分享。



在正式进入内容前,郭斯杰也为大家介绍了什么是 TGIP(Thank God It's Pulsar),类似可以参考 👇🏻Thank God It's Friday。

https://en.wikipedia.org/wiki/Thank_God_It%27s_Friday

同时更新了 Pulsar 的近况,主要是以下两个:

  • Namespace level offloader
    https://github.com/apache/pulsar/pull/6183
  • Supports evenly distribute topics count when splits bundle
    https://github.com/apache/pulsar/pull/6241

后续大家还想了解关于 Pulsar 的任何问题,都可以去下边这个 repo 下提 issue,没准哪天你的提问就扩展为一期专门的直播啦!
🙋‍♂️https://github.com/streamnative/tgip-cn

同时我们也公布了一个需要国内用户帮忙填充的「Pulsar 用户调查问卷」,我们将根据此问卷,撰写一份 Pulsar 的年度报告,到时候也会发给大家。

如果你想为此报告贡献一点力量,可以复制链接在浏览器进行填写:https://bit.ly/2Qtrrnf。填写者将有机会免费赢取「2020 Pulsar Summit」的入场券吼!

关于更加具体的细节,可以查看文末的回放视频。

以下是本次直播的内容回顾。



>>> Event Streaming <<<

Pulsar 在雅虎旗下被孵化出生时,其实就顶着一个「消息中间件」的任务前行着。随着开源后,各行业各公司小伙伴们,根据不同的需求,为 Pulsar 赋予了很多更丰富的功能,所以目前它也不再只是中间件的功能,而是慢慢发展成为一个 Event Streaming Platform(事件流处理平台),具有 Connect(连接)、Store(存储)和 Process(处理)功能。

>> Connect

在连接方面,Pulsar 具有自己单独的 Pub/Sub 模型,可以同时满足 Kafka 和 RocketMQ 的应用场景。同时 Pulsar IO 的功能,其实就是 Connector,可以让你非常方便地将数据源导入到 Pulsar 或从 Pulsar 导出等。

在 Pulsar 2.5.0 中,我们新增了一个重要机制:Protocol handler。这个机制允许你在 broker 自定义添加额外的协议支持,这样就可以保证在不更改原数据库的基础上,也能享用 Pulsar 的一些高级功能。所以 Pulsar 也延展出比如:KoP、ActiveMQ、Rest 等。

>> Store

Pulsar 提供了可以让用户导入的途径后,那就需要在 Pulsar 上进行存储。Pulsar 采用的是分布式存储,最开始是在 Apache BookKeeper 上进行。后来添加了更多的层级存储,通过 JCloud 和 HDFS 等多种模式进行存储的选择。当然,层级存储也受限于你的存储容量。

>> Process

Pulsar 提供了一个无限存储的抽象,方便第三方平台进行更好的批流融合的计算。这也就是 Pulsar 的数据处理能力。Pulsar 的数据处理能力实际上是按照你数据计算的难易程度、实效性等进行了切分。

目前 Pulsar 包含以下几类集成融合处理方式:

  • Pulsar FunctionPulsar 自带的函数处理,通过不同系统端的函数编写,即可完成计算并运用到 Pulsar 中。

  • Pulsar-Flink connectorPulsar-Spark connector作为批流融合计算引擎,Flink 和 Spark 都提供流计算的机制。如果你已经在使用他们了,那恭喜你。因为Pulsar 也全部支持这两种计算,无需你再进行多余的操作了。

  • Presto (Pulsar SQL)有的朋友会在应用场景中更多的使用 SQL,进行交互式查询等。Pulsar 与 Presto 有很好的集成处理,你可以用 SQL 在 Pulsar 进行处理。


所以以上概括来说,Pulsar 更像是是一个相对完善的信息流处理平台。你可以通过 Pulsar,把 Pulsar 的不同能力结合在一起,迸发出更高效的功能应用,去把项目打造的更多样化。



>>> Pub/Sub <<<

Pulsar 整个体系里有很多的组件,Pulsar 最初产生时就是一个消息中间件,前面也有提到过。所以郭斯杰用「拼乐高」的方式,融入 Pulsar 的一些概念讲解,让大家更容易的了解 Pulsar。

>> Producer

身为一个 Pub/Sub 系统,首先的存在要素必然是 Producer(生产者)。何为 producer?即消息生产方,所有消息调用生产方的接口,来将消息发送给 Pulsar。


Producer 的作用是与本身的应用程序有关。Producer 往 Pulsar 里发送消息时,相应的数据会带上 schema 的信息。Pulsar 会确保一个 producer 往 topic 发送的消息是满足一定的 schema 格式。

>> Topic


上文提到了,producer 会往 topic 里发送消息。那什么是 topic 呢?它是一个消息的集合,所有生产者的消息,都会归属到指定的 topic 里。所有在 topic 里的消息,会按照一定的规则,被切分成不同的分区(Partition)。一个分区会落靠在某一个服务器上,原理类似于 Kafka Topic Partition。

>> Broker

分区落靠的服务器,就是 Broker。Broker 用来接收与发送消息,生产方连接到 broker 去生产消息,消费方连接到 broker 去消费消息。


数据不会真正存储在 broker,这就是 Pulsar 与其他中间栈的区别:Pulsar 里的 broker 是没有存储状态的。

>> Subscription

以上积木流程搭下来后,生产者产出的消息到了某一个 broker 上,就应该出现另一端的消费者(Consumer)了。

Consumer 作为消息的接收方,连接到 broker 接收消息。在 Pulsar 里将 consumer 接收消息的过程称之为:Subscription(订阅),类似于 Kafka 的 consumer group。一个订阅里的所有 consumer,会作为一个整体去消费这个 topic 里的所有消息。

🙋‍♂️Subscription Mode

Pulsar 里每一个订阅都会有不同的模式。目前 Pular 的订阅模式主要是以下四种:

  • Exclusive:独占订阅
  • Failover:故障转移订阅
  • Shared:共享订阅
  • Key_Shared:Key 保序共享订阅


比如上图中,不管有多少个 consumer 同时存在,只会有一个 consumer 是活跃的,也就是只有这一个 consumer 可以接收到这个 topic 的所有消息。这种模式就为 Pulsar 订阅模式中的独占订阅(Exclusive)


Failover(故障转移订阅)则是多个 consumer 可以附加到同一订阅。但是,对于给定的主题分区,将选择一个 consumer 作为该主题分区的主使用者,其他 consumer 将被指定为故障转移消费者,当主消费者断开连接时,分区将被重新分配给其中一个故障转移消费者,而新分配的消费者将成为新的主消费者。发生这种情况时,所有未确认的消息都将传递给新的主消费者,这类似于 Apache Kafka 中的使用者分区重新平衡。

Shared(共享订阅)是可以将所需数量的 consumer 附加到同一订阅。消息以多个 consumer 的循环尝试分发形式传递,并且任何给定的消息仅传递给一个 consumer。当消费者断开连接时,所有传递给它并且未被确认的消息将被重新安排,以便发送给该订阅上剩余的 consumer。

Key_Shared 订阅模式是 2.4.0 以后一个新订阅模式。类似于共享订阅,但又不是按照循环模式,是按照 key 进行分发,比如同一特征(奇数、偶数等)。总的来说是融合了 Failover 的有序性和 Shared 的消费扩展性、更均衡的一种订阅模式。

🙋‍♂️Partition

前边我们提到了 topic 里的分区,其实每个分区就是一个 stream(无穷无尽的数据流)。Pulsar 给用户提供了 partition 的逻辑抽象,底层物理存储将逻辑的 partition 划分为多个分片(Segment),均匀存储在所有节点上。利用 Apache BookKeeper 的存储,按照一定的规则生成新的 segment,比较灵活。

Segment 由多条 entry 组成,entry 就是真正意义上组织和存储的力度,entry 里是由更多的消息(Message)通过匹配进行批量组成的,从下图的架构层级就可以更容易地看出,需要从哪个层面进行相应的处理。


而最底层的 message 通常包含 Message ID,字段则一般由这几个:ledger-id(在哪个 segment)、entry-id(entry 在这个 segment 的位置)、batch-id(消息被匹配后的位置)、partition-index(消息在 topic 的哪个 partition)。


🙋‍♂️ Cursor


Cursor 在消费者端,代表了每个订阅组的消费状态。所有订阅状态的管理,都给到了 broker,追踪每个订阅消费到了哪里,并存储到 cursor。然后提供到客户端接口 Acknowledge Cumulatively,后续再进行相应的操作,比如移动或重置。

🙋‍♂️ Reader


Cursor 相当于 Pulsar 管理你的消费状态,但是有时你不需要 Pulsar 帮你管理,所以就引入了 Reader 这个概念(Non-durable Cursor),即它的消费状态不被持久化的消费者进行消费。它的消费状态只在内存里出现,比如当服务器重启时不会丢失。

>> Tenant & Namespace

Pulsar 与其他中间件还不一样的地方,就是它是一个层级化管理结构,也就是 Tenant,Tenant 下有 namespace(命名空间),然后再往下走就是 topic。就像金字塔一样,层级镶嵌。

三层的结构有利于把 Pulsar 做成多租户系统进行管理公司等需要多层结构的组织。这些策略的组织成为后期 Pulsar 运维和管理上更巧妙的一种方式。


Pulsar 为了支持统一化的消息平台,引入了 Topic Domain 的概念,默认消息是可持久化的。所以通过这种层级化结构,可以使 Pulsar 更适配不同的应用场景。



>>> 总结 <<<

本期直播介绍了 Pulsar 近期研发进展和基础概念,希望大家可以通过此次直播更加了解 Pulsar。

详细的直播回放,可以查看下方视频:


直播中涉及的 Slide,可以点击「阅读原文」获取。

如果你想获取直播的大纲及文字参考,可以参考 GitHub 上的 TGIP-CN Repo。
🙋‍♂️https://github.com/streamnative/tgip-cn/tree/master/episodes/001

由于时间有限,此次仅从 Event Streaming 和 Pub/Sub 层面进行了介绍,后续的内容我们也会再次为大家呈现。

同时本周末我们也会开启第二次线上直播,依旧是由郭斯杰大佬为大家带来关于 Message Lifecycle 相关的内容。敬请期待!

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