Java for Beginner
719 subscribers
664 photos
174 videos
12 files
1.03K links
Канал от новичков для новичков!
Изучайте Java вместе с нами!
Здесь мы обмениваемся опытом и постоянно изучаем что-то новое!

Наш YouTube канал - https://www.youtube.com/@Java_Beginner-Dev

Наш канал на RUTube - https://rutube.ru/channel/37896292/
Download Telegram
Rebalancing: Range, RoundRobin, Cooperative Sticky

Rebalancing — процесс перераспределения партиций при changes в группе (join/leave, failures). Триггерится coordinator'ом: все members посылают JoinGroupRequest, coordinator выбирает leader (первый joiner), который вычисляет assignments via assignor.

Assignors (partition.assignor.class):
- Range: Дефолт до 2.4. Партиции сортируются, делятся по range (например, для 10 partitions, 3 consumers: 0-3,4-6,7-9). Skew если num_partitions не делится evenly.
- RoundRobin: Распределяет round-robin для fairness, минимизируя skew.
- Cooperative Sticky (default с 2.4): Эволюция Sticky (минимизирует перемещения партиций). Cooperative — incremental: вместо full revoke-assign, использует несколько раундов (Eager vs Cooperative protocol). В первом раунде revoke только conflicting partitions, затем assign. Снижает downtime: consumers продолжают process revoked-later.

В памяти coordinator'а: хранит previous assignments для sticky. Нюанс: custom assignor implement ConsumerPartitionAssignor; для large groups (>100) rebalance может занять секунды из-за sync.


Static membership


Static membership избегает rebalance при restarts: group.instance.id (уникальный static ID per instance). При join с тем же ID, coordinator распознает как restart, не триггеря rebalance (если assignments unchanged).

В памяти: coordinator тракает instances в GroupMetadata. Нюанс: полезно для stateful consumers (с local state); но если instance меняет host, rebalance все равно. Комбинируйте с cooperative для minimal disruption.


Pause/Resume и backpressure

Для контроля flow: consumer.pause(Collection<TopicPartition>) останавливает fetch для партиций, но poll() продолжает heartbeat. resume() возобновляет. Используйте для backpressure: если downstream slow, pause до обработки backlog.

В памяти: paused partitions в Set<TopicPartition> в Fetcher; fetch requests skip them. Нюанс: paused не влияет на rebalance; при длительном pause lag растет, рискуя eviction из группы если max.poll.interval.ms истекает.

Backpressure: мониторьте lag, dynamically pause если queue full. В Streams это built-in via task pausing.


Метрики: lag, rebalance-latency

Consumer экспортирует метрики via KafkaConsumer.metrics():
- consumer-lag: Records-lag-max — максимальный lag (LEO - committed offset) по партициям. Вычисляется via FetchRequest с metadata. Высокий lag указывает на slow processing; мониторьте per-partition.
- rebalance-latency-avg: Среднее время rebalance (от trigger до completion). Включает join, sync, assign. Высокое — из-за large groups или slow assignors.

Другие: poll-time, commit-latency. Нюанс: используйте ConsumerMetrics для JMX; в production alert на lag > threshold или frequent rebalances.


#Java #middle #Kafka #Consumer
👍5
Пример кода

Пример на Java с subscribe и RebalanceListener для handling revoke/assign:
import org.apache.kafka.clients.consumer.*;
import org.apache.kafka.common.TopicPartition;
import java.util.*;

Properties props = new Properties();
props.put("bootstrap.servers", "localhost:9092");
props.put("group.id", "my-group");
props.put("key.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
props.put("value.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
props.put("enable.auto.commit", "false"); // Manual commit

KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<>(props);
consumer.subscribe(Arrays.asList("topic"), new ConsumerRebalanceListener() {
@Override
public void onPartitionsRevoked(Collection<TopicPartition> partitions) {
// Commit offsets before losing partitions
commitOffsets(); // Custom method to commit processed offsets
}

@Override
public void onPartitionsAssigned(Collection<TopicPartition> partitions) {
// Restore state or seek to offsets
/* warm-up: e.g., load local state for partitions */
}
});

try {
while (true) {
ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(100));
// Process records
consumer.commitAsync(); // Or commitSync for sync
}
} finally {
consumer.close();
}


В production: implement commitOffsets() с Map<TopicPartition, OffsetAndMetadata>; handle exceptions в listener.


Нюансы

- Избегание frequent rebalancing: Frequent rebalances (от scaling, GC, network) приводят к downtime (poll blocks во время). Static membership стабилизирует группу при restarts. CooperativeStickyAssignor минимизирует перемещения (до 80% меньше чем Range). Увеличьте session.timeout.ms до 300 сек для tolerance; heartbeat.interval.ms= session/3. Мониторьте rebalance-rate; если high — investigate app stability.

- max.poll.interval.ms и долгие операции: По умолчанию 5 мин — максимальное время между poll(). Если processing в poll() превышает (например, heavy computation), coordinator считает dead, триггеря rebalance. Решение: разбейте работу на chunks, poll() frequently; используйте pause() для long ops, но resume timely. Для очень долгих — offload в separate thread, но sync с poll(). Нюанс: в Streams это processing.guarantee=at_least_once handles.

- Обработка с сохранением ordering: Consumer гарантирует order только внутри партиции, но rebalance может нарушить если state не сохранен. В onPartitionsRevoked commit offsets и persist state (например, в external store). В onPartitionsAssigned seek(committed offset) и restore state. Для strict ordering: single-threaded per partition, или assign manually (без subscribe, используйте assign()). Нюанс: в groups с multiple consumers ordering cross-partition не гарантировано; для global order — single partition или external sorting.


#Java #middle #Kafka #Consumer
👍3🤯2
Apache Kafka

Схемы, сериализация и эволюция контрактов

В экосистеме Apache Kafka сериализация (преобразование данных в байтовый формат для передачи) и десериализация (обратное преобразование) сообщений играют ключевую роль в обеспечении совместимости данных между отправителями (продюсерами), получателями (потребителями) и хранилищем. Без правильного управления схемами (структурами данных) изменения в приложениях могут привести к ошибкам, потере информации или необходимости полной перестройки систем.


Форматы: Avro, Protobuf, JSON-Schema

Форматы схем определяют структуру сообщений, обеспечивая проверку типов, валидацию и компактность. Они позволяют восстанавливать данные без предварительного знания схемы (чтение по схеме), что важно для эволюции систем.

- Avro: Бинарный формат от Apache, ориентированный на экосистему Hadoop. Схема описывается в формате, похожем на JSON, и определяет записи с полями (простые типы, сложные: массивы, карты, объединения). Avro поддерживает эволюцию: добавление необязательных полей с значениями по умолчанию, удаление с defaults. В памяти сериализатора схема разбирается в общую запись (GenericRecord) или конкретную (SpecificRecord с генерированным кодом), где данные хранятся как древовидная структура (например, карта строк на объекты). Сериализация — рекурсивный обход, кодирование в буфер байтов с переменной длиной для эффективности. Затраты: схема может не включаться полностью, в Kafka обычно используется идентификатор схемы вместо полной версии. Преимущества: быстро (быстрее JSON), компактно, встроенная поддержка эволюции.

- Protobuf (Protocol Buffers): Бинарный формат от Google, с файлами .proto (сообщения с полями: обязательными, необязательными, повторяющимися). Поддерживает эволюцию: добавление полей с новыми номерами тегов (совместимо назад), но удаление или изменение типов рискованно. В памяти: Protobuf использует сгенерированные классы (через компилятор protoc), где сообщение — неизменяемый объект с методами доступа; сериализация в поток с переменными числами и длинами. Нет встроенных значений по умолчанию для новых полей (неизвестные поля игнорируются). Затраты: очень компактно (компактнее Avro за счёт тегов), быстрое разбор. Нюанс: в Kafka требуется внешний реестр для версионности, поскольку формат передачи не включает схему.

- JSON-Schema: Стандарт для описания структур JSON (версия draft-07 и выше). Не бинарный, но подходит для JSON-данных. Схема — объект JSON с свойствами, обязательными полями и типами. Эволюция: добавление свойств (если не обязательные), но JSON раздувается. В памяти: десериализация в карту или объект через библиотеки (например, Jackson с JsonSchema). Затраты: slowest и largest payloads, но читаемо человеком. Используйте для прототипов; в производстве предпочитайте бинарные для высокой пропускной способности.

Компромиссы: Avro и Protobuf для реальных систем (компактные, быстрые), JSON-Schema для простоты. В памяти все форматы используют временные буферы (буферы байтов в Java) для кодирования и декодирования; нагрузка на сборку мусора выше для сложных схем (много объектов).


#Java #middle #Kafka #Kafka_serializers #Kafka_deserializers
👍3
Реестр схем: именование субъектов, версионность, режимы совместимости (назад, вперёд, полная), формат передачи: магический байт + идентификатор схемы

Реестр схем (Schema Registry от Confluent, с открытым кодом) — централизованный сервис для хранения и проверки схем, интегрированный с Kafka. Он обеспечивает контракт: отправители регистрируют схемы, получатели загружают по идентификатору.

- Именование субъектов: Субъект — ключ для схемы, обычно имя темы с суффиксом -value или -key (стратегия именования: по умолчанию, по теме, по имени записи). Например, "orders-value" для значения в теме orders. Версионность: каждая схема под субъектом имеет версии (1, 2, ...), автоматически увеличивающиеся при регистрации, если совместима.

- Режимы совместимости: Правила проверки новой схемы по отношению к существующим.
- Назад (BACKWARD): Новая схема может читать старые данные (добавление необязательных полей нормально, удаление — нет). Для развёртки сначала потребителей.
- Вперёд (FORWARD): Старые схемы могут читать новые данные (добавление обязательных — нет, удаление необязательных — нормально). Для развёртки сначала отправителей.
- Полная (FULL): И назад, и вперёд (транзитивно: проверка со всеми предыдущими).
Режим настраивается по субъекту (по умолчанию назад с транзитивностью). В реестре: при отправке на /subjects/{subject}/versions сервер разбирает схему и проверяет совместимость через библиотеки (для Avro — валидатор схем, для Protobuf — аналогично).


- Формат передачи: Сообщение = магический байт (0 для Confluent) + идентификатор схемы (4-байтовое целое) + полезная нагрузка. В памяти сериализатора: идентификатор загружается из реестра (кэшируется локально в клиенте реестра: карта субъектов на версии и схемы), затем кодируется нагрузка. Десериализатор: читает магический байт и идентификатор, загружает схему (из кэша), декодирует. Кэш снижает задержку (срок жизни настраивается), но устаревший кэш может вызвать ошибку несовместимой схемы.

В памяти реестра (REST-сервис на Java): схемы хранятся в бэкенде (тема Kafka _schemas или база данных), с кэшем в памяти для быстрого доступа. Нюанс: высокая доступность через несколько экземпляров с выбором лидера.


Сериализаторы в Java: Avro (от Confluent), сериализатор/десериализатор Protobuf

В клиентах Kafka сериализаторы — реализации интерфейсов для сериализации и десериализации.

- Avro (от Confluent): io.confluent.kafka.serializers.KafkaAvroSerializer. Интегрирован с реестром: в методе сериализации загружает или регистрирует схему, пишет магический байт, идентификатор и данные. Для общих данных — общая запись; для конкретных — классы с генерированным кодом через плагин avro-maven. Десериализатор: KafkaAvroDeserializer, с настройкой автоматической регистрации схем false для производства. В памяти: использует писатели и читатели данных, пул буферов байтов для повторного использования.

- Protobuf: io.confluent.kafka.serializers.protobuf.KafkaProtobufSerializer. Аналогично: сообщения Protobuf генерируются из .proto, сериализатор регистрирует схему (Protobuf преобразуется во внутреннюю JSON-схему). В памяти: динамическое сообщение Protobuf, но предпочтительны сгенерированные для безопасности типов. Десериализатор разбирает с загруженной схемой.

Нюанс: кастомные сериализаторы расширяют абстрактный класс; затраты — загрузка схемы при инициализации (блокирующая), потом асинхронная.


#Java #middle #Kafka #Kafka_serializers #Kafka_deserializers
👍3
Пример producer с Avro

Вот базовый пример отправителя с сериализацией Avro, интегрированным с реестром схем:
import org.apache.kafka.clients.producer.*;
import io.confluent.kafka.serializers.KafkaAvroSerializer;
import org.apache.avro.generic.GenericRecord;
import org.apache.avro.Schema;
import org.apache.avro.generic.GenericData;
import java.util.Properties;

Properties props = new Properties();
props.put("bootstrap.servers", "localhost:9092"); // Адреса серверов Kafka
props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer"); // Сериализатор для ключей
props.put("value.serializer", KafkaAvroSerializer.class.getName()); // Сериализатор для значений Avro
props.put("schema.registry.url", "http://schema-registry:8081"); // URL реестра схем

KafkaProducer<String, GenericRecord> producer = new KafkaProducer<>(props);

// Пример схемы и записи
String schemaStr = "{\"type\":\"record\",\"name\":\"Order\",\"fields\":[{\"name\":\"id\",\"type\":\"int\"},{\"name\":\"amount\",\"type\":\"double\"}]}";
Schema schema = new Schema.Parser().parse(schemaStr); // Разбор схемы
GenericRecord record = new GenericData.Record(schema); // Создание записи
record.put("id", 1); // Заполнение поля id
record.put("amount", 100.5); // Заполнение поля amount

ProducerRecord<String, GenericRecord> producerRecord = new ProducerRecord<>("orders", "key", record); // Создание записи для отправки
producer.send(producerRecord); // Отправка
producer.close(); // Закрытие отправителя


В реальных системах: используйте конкретные классы с генерированным кодом, добавьте обработку ошибок для исключений реестра схем.


Нюансы

- Тестирование эволюции схем: Создайте интеграционные тесты с имитацией реестра (встроенный Kafka плюс mock-клиент реестра). Шаги: зарегистрируйте первую версию схемы, отправьте данные; эволюционируйте ко второй (добавьте поле), проверьте режим совместимости; получите данные с десериализатором первой версии на данных второй (совместимость вперёд) и наоборот (назад). Используйте инструменты: avro-tools для сравнения, или тесты JUnit с проверкой совместимости схем. Нюанс: тестируйте транзитивную совместимость (третья версия с первой); имитируйте сброс кэша. В непрерывной интеграции: автоматизируйте с плагинами Gradle или Maven для валидации схем.

- Управление схемами (процесс одобрения): В крупных организациях внедрите рабочий процесс: схемы в репозитории Git, запросы на слияние с проверками совместимости (через плагин schema-registry-maven). Одобрение: ревью коллег плюс автоматические тесты; развёртка только после слияния. Используйте политику совместимости реестра по субъекту; для строгого контроля — полная транзитивная. Нюанс: семантика версионности (семантическое версионирование: мажорная для breaking changes), журнал аудита в реестре. Интегрируйте с процессами непрерывной интеграции и доставки: блокируйте развёртку при несовместимости.

- Сложности миграции с одного формата на другой: Миграция (например, с JSON на Avro) требует фазы двойной записи и чтения: отправители пишут в новую тему с новым форматом, получатели мигрируют постепенно. Сложности: преобразование данных (кастомный трансформер в Streams), обеспечение согласованности (атомарный переключатель невозможен из-за смещений). Затраты: двойное хранение во время перехода; конфликты схем при смешанных данных. Нюанс: для миграции в реальном времени используйте MirrorMaker с кастомными сериализаторами; риски — ошибки десериализации при коллизиях идентификаторов. Тестируйте с канареечными развёртками; время миграции — недели или месяцы для больших наборов данных.


#Java #middle #Kafka #Kafka_serializers #Kafka_deserializers
👍3