Pulsar详解4—Pulsar的高级特性（示例：Go语言）

Pulsar 详解 - 索引目录

1、分区主题

简要描述：
Pulsar 是一种分布式消息系统，允许在不同的节点和集群之间可靠地传递消息。
分区主题是 Pulsar 中用于提高可伸缩性和性能的关键特性之一。

1.1 什么是分区主题？

在 Pulsar 中，一个主题（Topic）可以被分为多个分区（Partition）。每个分区是独立的消息队列，具有自己的消息存储和处理机制。分区主题允许在消息的生产者和消费者之间实现更好的并行处理和负载均衡。

1.2 分区策略

分区策略是决定如何将消息分配到不同分区的规则。Pulsar 提供了几种内置的分区策略，也支持自定义的分区策略。

以下是一些常见的内置分区策略：

• Round Robin 分区策略： 将消息轮流分配到不同的分区，确保消息均匀分布。

• Hash 分区策略： 使用消息内容的哈希值来确定消息属于哪个分区，有助于确保特定消息始终进入相同的分区。

• Range 分区策略： 根据消息的键值范围将消息分配到不同的分区，这对于按范围查询消息非常有用。

1.3 分区与性能

分区主题带来的性能提升体现在以下几个方面：

• 并行性： 通过将主题分为多个分区，可以实现更大程度的并行性。多个生产者可以并行地向不同分区发送消息，多个消费者可以并行地从不同分区接收消息。

• 负载均衡： 分区主题允许均匀地分配消息到不同的分区，从而实现更好的负载均衡。这对于在集群中水平扩展 Pulsar 实例时非常重要。

1.4 示例

通过一个示例来说明分区主题的使用：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"github.com/apache/pulsar/pulsar-client-go/pulsar"
)

func main() {
    
    
	client, err := pulsar.NewClient(pulsar.ClientOptions{
    
    
		URL: "pulsar://localhost:6650",
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating Pulsar client:", err)
		return
	}
	defer client.Close()

	topic := "my-partitioned-topic"
	producer, err := client.CreateProducer(pulsar.ProducerOptions{
    
    
		Topic:          topic,
		Partitioning:   pulsar.HashingSchemeMurmur3,
		MessageRouting: pulsar.MessageRoutingModeCustomPartition,
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating producer:", err)
		return
	}
	defer producer.Close()

	// 生产消息
	for i := 0; i < 10; i++ {
    
    
		message := &pulsar.ProducerMessage{
    
    
			Payload: []byte(fmt.Sprintf("Message %d", i)),
		}
		_, err := producer.Send(context.Background(), message)
		if err != nil {
    
    
			fmt.Println("Error sending message:", err)
			return
		}
		fmt.Printf("Produced: %s\n", message.Payload)
	}

	// 消费消息
	consumer, err := client.Subscribe(pulsar.ConsumerOptions{
    
    
		Topic:            topic,
		SubscriptionName: "my-subscription",
		SubscriptionType: pulsar.Shared,
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating consumer:", err)
		return
	}
	defer consumer.Close()

	for i := 0; i < 10; i++ {
    
    
		msg, err := consumer.Receive(context.Background())
		if err != nil {
    
    
			fmt.Println("Error receiving message:", err)
			return
		}
		fmt.Printf("Consumed: %s\n", msg.Payload())
		consumer.Ack(msg)
	}
}

这个例子中，我们创建了一个分区主题，并通过哈希分区策略将消息发送到不同的分区。然后，我们创建了一个消费者来接收这些消息。这样可以确保消息在分布式环境中被均匀地生产和消费。

2、延迟消息

延迟消息允许在消息被发送后延迟一段时间再进行投递，这对于处理一些需要时间处理的任务或者在特定时间触发的事件非常有用。

2.1 延迟消息的配置

Pulsar 提供了灵活的延迟消息配置，可以根据具体的需求来设置延迟时间。

以下是一些关键的配置参数：

• 延迟时间： 定义了消息在发送后需要等待的时间，以毫秒为单位。可以根据业务需求设置不同的延迟时间。

• 延迟消息存储： 延迟消息通常需要单独的存储机制来保证按时触发。Pulsar 会将延迟消息存储在专用的延迟存储中。

2.2 延迟消息的使用场景

延迟消息可以应用于多种场景，其中一些典型的使用情况包括：

• 定时任务： 通过设置延迟时间，可以实现定时触发任务，例如定时执行特定的业务逻辑或定时发送通知。

• 重试机制： 在处理失败的任务时，可以通过延迟消息实现一种简单的重试机制。如果任务失败，可以将消息设置为延迟重新发送，以便在稍后重新尝试。

• 调度系统： 延迟消息也可以用于构建简单的调度系统，通过设定延迟时间来安排任务的执行。

2.3 示例

让我们通过一个简单的 Go 语言代码示例来说明延迟消息的使用：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"github.com/apache/pulsar/pulsar-client-go/pulsar"
	"time"
)

func main() {
    
    
	client, err := pulsar.NewClient(pulsar.ClientOptions{
    
    
		URL: "pulsar://localhost:6650",
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating Pulsar client:", err)
		return
	}
	defer client.Close()

	topic := "my-delayed-topic"
	producer, err := client.CreateProducer(pulsar.ProducerOptions{
    
    
		Topic: topic,
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating producer:", err)
		return
	}
	defer producer.Close()

	// 发送延迟消息
	message := &pulsar.ProducerMessage{
    
    
		Payload: []byte("Delayed Message"),
	}
	message.SetDeliverAfter(time.Second * 30) // 设置30秒的延迟时间

	_, err = producer.Send(context.Background(), message)
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error sending delayed message:", err)
		return
	}
	fmt.Printf("Sent delayed message with ID: %s\n", message.ID())
}

在这个例子中，我们创建了一个主题，并使用生产者发送了一个延迟消息，该消息将在发送后的30秒后被投递。这样可以模拟一些需要延迟处理的场景。

3、消息压缩

消息压缩允许在消息传递过程中减小数据的体积，从而降低网络带宽的使用，提高传输效率。

Pulsar 支持多种压缩算法，并且可以根据具体需求进行配置。

3.1 支持的压缩算法

Pulsar 支持多种常见的压缩算法，包括但不限于：

• LZ4： 一种快速的压缩算法，具有较低的压缩比，但速度非常快，适合在需要快速传输的场景中使用。

• Snappy： 与LZ4类似，Snappy是一种快速压缩算法，对于CPU资源有限的环境非常合适。

• Zstandard： 具有较高压缩比和中等速度的算法，适用于带宽资源相对充足的场景。

3.2 压缩的性能影响

压缩消息可以在一定程度上减小数据传输的体积，但也会引入一些性能开销，特别是在生产者和消费者端进行压缩和解压缩的过程中。因此，在使用消息压缩时需要权衡压缩率和性能开销。

压缩性能影响的主要方面包括：

• CPU 资源消耗： 压缩和解压缩过程需要一定的 CPU 资源。在高吞吐量的生产者和消费者场景中，需要考虑系统的 CPU 使用率。

• 延迟增加： 压缩和解压缩会引入一定的延迟。在对延迟敏感的应用中，需要谨慎选择是否启用消息压缩。

3.3 示例

示例演示如何在 Pulsar 中使用消息压缩：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"github.com/apache/pulsar/pulsar-client-go/pulsar"
)

func main() {
    
    
	client, err := pulsar.NewClient(pulsar.ClientOptions{
    
    
		URL: "pulsar://localhost:6650",
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating Pulsar client:", err)
		return
	}
	defer client.Close()

	topic := "my-compressed-topic"
	producer, err := client.CreateProducer(pulsar.ProducerOptions{
    
    
		Topic:       topic,
		Compression: pulsar.LZ4, // 设置压缩算法
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating producer:", err)
		return
	}
	defer producer.Close()

	// 发送压缩消息
	message := &pulsar.ProducerMessage{
    
    
		Payload: []byte("Compressed Message"),
	}
	_, err = producer.Send(context.Background(), message)
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error sending compressed message:", err)
		return
	}
	fmt.Printf("Sent compressed message with ID: %s\n", message.ID())
}

在这个例子中，我们创建了一个主题并使用生产者发送了一个压缩消息，其中压缩算法选择了 LZ4。

4、消息去重

消息去重允许系统在处理消息时避免处理重复的消息，确保系统在接收相同消息时不会产生重复的结果。

Pulsar 提供了内置的消息去重机制，同时也支持用户自定义的去重方式。

4.1 去重机制

Pulsar 的消息去重机制基于消息的唯一标识符（Message ID）。每个消息都有一个唯一的 ID，该 ID 用于标识消息在 Pulsar 中的唯一性。消息去重机制通过检查消息的 ID 来判断是否已经处理过该消息。

4.2 去重的实现方式

消息去重的实现方式通常包括以下步骤：

• 生成唯一 ID： 在消息发送时，需要为消息生成一个唯一的 ID。这个 ID 可以基于消息内容、时间戳等生成。

• 存储已处理消息的 ID： 在系统中需要存储已经处理过的消息的 ID。可以使用持久化存储（如数据库）来保存这些 ID，确保即使系统重启也能够保持已处理消息的记录。

• 处理消息时检查 ID： 在处理消息时，系统会检查消息的 ID 是否已经存在于已处理消息的记录中。如果存在，则认为是重复消息，可以直接丢弃或者进行相应处理。

4.3 示例

示例演示如何在 Pulsar 中使用消息去重：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"github.com/apache/pulsar/pulsar-client-go/pulsar"
)

func main() {
    
    
	client, err := pulsar.NewClient(pulsar.ClientOptions{
    
    
		URL: "pulsar://localhost:6650",
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating Pulsar client:", err)
		return
	}
	defer client.Close()

	topic := "my-dedup-topic"
	producer, err := client.CreateProducer(pulsar.ProducerOptions{
    
    
		Topic: topic,
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating producer:", err)
		return
	}
	defer producer.Close()

	// 发送消息
	messageContent := "Deduplicated Message"
	message := &pulsar.ProducerMessage{
    
    
		Payload: []byte(messageContent),
	}

	// 在生产者端生成唯一 ID，这里使用消息内容的哈希值作为 ID
	messageID := fmt.Sprintf("%x", message.Payload)
	message.SetOrderingKey(messageID)

	// 发送消息
	_, err = producer.Send(context.Background(), message)
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error sending message:", err)
		return
	}
	fmt.Printf("Sent message with ID: %s\n", messageID)

	// 在消费者端处理消息时，检查消息的 ID 是否已经存在于已处理消息的记录中
	consumer, err := client.Subscribe(pulsar.ConsumerOptions{
    
    
		Topic:            topic,
		SubscriptionName: "my-subscription",
		SubscriptionType: pulsar.Shared,
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating consumer:", err)
		return
	}
	defer consumer.Close()

	msg, err := consumer.Receive(context.Background())
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error receiving message:", err)
		return
	}

	// 获取消息的 ID
	receivedMessageID := fmt.Sprintf("%x", msg.Payload())
	fmt.Printf("Received message with ID: %s\n", receivedMessageID)

	// 判断是否已经处理过该消息
	if isMessageProcessed(receivedMessageID) {
    
    
		fmt.Println("Message already processed. Discarding...")
	} else {
    
    
		// 处理消息的业务逻辑
		fmt.Println("Processing message...")
		// TODO: 处理消息

		// 记录已处理消息的 ID
		recordProcessedMessage(receivedMessageID)

		// 确认消息已经被处理
		consumer.Ack(msg)
	}
}

// 模拟已处理消息的记录
var processedMessages = make(map[string]bool)

func isMessageProcessed(messageID string) bool {
    
    
	return processedMessages[messageID]
}

func recordProcessedMessage(messageID string) {
    
    
	processedMessages[messageID] = true
}

在这个例子中，我们在生产者端生成了消息的唯一 ID，并将其设置为消息的 OrderingKey。

在消费者端接收消息后，通过检查消息的 ID 是否已经存在于已处理消息的记录中来判断是否已经处理过该消息。

如果消息已经被处理过，则可以直接丢弃；否则，可以进行具体的业务处理。这样可以确保系统在处理消息时避免重复处理相同的消息。

5、多租户支持

多租户支持允许在同一个 Pulsar 集群中为不同的租户提供独立的命名空间和资源隔离，确保各租户之间的数据和资源不会相互干扰。

5.1 租户隔离机制

Pulsar 使用租户隔离机制来确保不同租户之间的数据和元数据是相互隔离的。

主要的隔离机制包括：

• 命名空间隔离： Pulsar 使用命名空间（Namespace）作为隔离的单位。每个租户可以创建多个命名空间，而每个命名空间都有独立的主题和订阅。

• 身份验证和授权： Pulsar 使用身份验证和授权机制来验证连接请求并控制对资源的访问。这确保只有经过身份验证的用户才能够访问其所属租户的资源。

5.2 租户资源管理

在 Pulsar 中，租户资源管理主要涉及对计算和存储资源的分配和限制。这有助于确保各租户在使用集群资源时不会相互影响。

关键的租户资源管理方面包括：

• 资源配额： Pulsar 允许管理员为每个租户设置资源配额，包括吞吐量、存储空间等。这样可以限制每个租户对集群资源的使用。

• 优先级： 可以为不同租户设置不同的优先级，确保高优先级租户在资源有限时得到更多的资源分配。

5.3 示例

示例演示如何在 Pulsar 中使用多租户支持：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"github.com/apache/pulsar/pulsar-client-go/pulsar"
)

func main() {
    
    
	client, err := pulsar.NewClient(pulsar.ClientOptions{
    
    
		URL: "pulsar://localhost:6650",
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating Pulsar client:", err)
		return
	}
	defer client.Close()

	// 定义租户和命名空间
	tenant := "my-tenant"
	namespace := "my-namespace"

	// 创建租户管理员
	admin, err := pulsar.NewAdminClient(pulsar.ClientOptions{
    
    
		URL: "http://localhost:8080",
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating Pulsar admin client:", err)
		return
	}
	defer admin.Close()

	// 创建租户
	err = admin.Tenants().CreateTenant(context.Background(), tenant,
		&pulsar.TenantInfo{
    
    AllowedClusters: []string{
    
    "standalone"}})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating tenant:", err)
		return
	}

	// 创建命名空间
	err = admin.Namespaces().CreateNamespace(context.Background(),
		pulsar.Namespace{
    
    
			Name: tenant + "/" + namespace,
		})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating namespace:", err)
		return
	}

	// 使用租户和命名空间创建生产者和消费者
	topic := "persistent://" + tenant + "/" + namespace + "/my-topic"
	producer, err := client.CreateProducer(pulsar.ProducerOptions{
    
    
		Topic: topic,
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating producer:", err)
		return
	}
	defer producer.Close()

	consumer, err := client.Subscribe(pulsar.ConsumerOptions{
    
    
		Topic:            topic,
		SubscriptionName: "my-subscription",
		SubscriptionType: pulsar.Shared,
	})
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error creating consumer:", err)
		return
	}
	defer consumer.Close()

	// 发送和接收消息
	message := &pulsar.ProducerMessage{
    
    
		Payload: []byte("Hello, Pulsar!"),
	}
	_, err = producer.Send(context.Background(), message)
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error sending message:", err)
		return
	}

	receivedMsg, err := consumer.Receive(context.Background())
	if err != nil {
    
    
		fmt.Println("Error receiving message:", err)
		return
	}

	fmt.Printf("Received message: %s\n", string(receivedMsg.Payload()))
}

在这个例子中，我们通过创建租户和命名空间来实现多租户隔离。使用不同的租户和命名空间创建生产者和消费者，确保它们之间的资源和数据是相互隔离的。