在分佈式系統和微服務架構的世界中，通信是關鍵。但並非所有通信都是平等的。今天，我們將深入異步通信的世界，重點關注一個在此領域中已成為常規的強大工具：Apache Kafka。

什麼是異步通信？

異步通信是一種方法，其中發送者和接收者不需要同時與消息互動。這與同步通信不同，其中發送者等待接收者的即時回應。在異步通信中，消息被發送，而發送者可以繼續進行其他任務，而不等待即時回應。

異步通信的非阻塞特性對於分佈式系統和微服務架構至關重要。它可以更有效地使用資源並有助於提高系統的可擴展性和性能。

異步通信與同步通信的例子

  • 直接訊息(DM)與電子郵件：DM通常是同步的，期待立即回應，而電子郵件則是異步的，允許接收者在其方便時回應。
  • HTTP與AJAX：HTTP請求通常是同步的，阻斷用戶直到收到回應。另一方面，AJAX允許異步請求，通過不阻塞用戶介面來改善用戶體驗。
  • 遠程過程調用（RPC）與消息隊列/PubSub：RPC是同步通信方法，而消息隊列和PubSub（發布-訂閱）系統使異步通信成為可能，解耦了發送者和接收者。

異步通信的使用案例

  • 傳統請求/回應隊列：用於解耦請求和回應處理。
  • 消息傳遞：使系統的不同部分能夠進行通信，無需直接連接。
  • 事件流：用於實時跟蹤對象創建和更新。
  • 流處理：支持數據聚合和分析，以及管道處理。

異步通信還允許一側的多個客戶端推送或拉取數據，增加了並行性，並允許在熱路徑處理同時進行實時分析。

什麼是Apache Kafka？

Apache Kafka是一個實時事件流平台，以波希米亞小說家弗朗茨·卡夫卡為名。由LinkedIn開發並於2011年1月開源，此後成為異步通信的廣泛使用工具。Kafka以Scala和Java編寫，以其高吞吐量和低延遲能力聞名。它支援各種安全機制，並向前和向後兼容（0.10.0版本後）。

許多不同行業的公司都在使用Kafka，包括LinkedIn, Uber, PayPal, Spotify, Netflix, Airbnb以及許多其他包括銀行和科技巨頭的公司。

Kafka平台

Kafka包含幾個元件：

  • Kafka Broker (服務器)：作為客戶端互動的中心服務器。
  • Kafka Client Java/Scala庫：提供了客戶端與Kafka代理互動的API。
  • Kafka Streams：一個流處理庫。
  • Kafka Connect：連接Kafka與外部系統的框架。
  • MirrorMaker：一個用於在Kafka集群之間複製數據的工具。

Kafka提供了幾種API，包括Admin API，Producer API，Consumer API，Streams API和Connect API。此外，存在為各種編程語言提供的開源庫，包括C/C++，Python，Go，Node.js，Rust，Kotlin等等。

Kafka基本概念

理解Kafka需要熟悉其基本概念：

  • 消息（事件或記錄）： Kafka的基本數據單位，包含鍵，值，時間戳和頭部。
  • 分區：在話題中的消息序列，進行排序並不可更改。
  • 主題：消息被發布到的類別，包括一個或多個分區。
  • 生產者：將消息發布到Kafka主題的實體。
  • 消費者：訂閱並消費來自Kafka主題的消息的實體。
  • 代理：儲存消息並管理生產者和消費者之間的通信的服務器。

Kafka管理服務提供商

有幾種Kafka管理服務提供商，包括Confluent Cloud，Amazon MSK，和Azure Event Hubs，每一種都有其自身的特性和限制。

總結

異步通信是分佈式系統和微服務架構的基石，它提供了不阻塞地處理消息的能力。Apache Kafka作為一個先進的消息代理平台，提供了強健的排序和持久性保證，使得它成為高吞吐量，大數據場景的優良選擇。憑藉其廣泛的使用案例和對不同編程語言的廣泛支援，Kafka繼續成為開發人員和組織希望利用異步通信力量的熱門選擇。