إنشاء أنظمة مرنة باستخدام أقسام كافكا والنسخ المتماثلة

في المشهد الرقمي سريع الوتيرة اليوم، تُعد البيانات حجر الزاوية في كل الأعمال التجارية. من التحليلات في الوقت الحقيقي إلى التطبيقات المهمة، يعد تدفق البيانات أمرًا حيويًا. أباتشي كافكا هي منصة موزعة لتدفق الأحداث. وهي الخيار الأفضل لبناء أنظمة قوية وقابلة للتطوير ومتحملة للأخطاء. من بين ميزاته العديدة، تعتبر الأقسام والنسخ المتماثلة أساسية. فهي تتيح المرونة وتضمن التوافر العالي. ستستكشف هذه المدونة كيفية إنشاء أقسام ونسخ متماثلة من كافكا لأنظمة مرنة. سنناقش بنيتها ونشارك أفضل ممارسات التنفيذ.
أساسيات أقسام كافكا ونسخها المتماثلة
ما هي الأقسام؟
القسم في كافكا هو تقسيم فرعي لموضوع ما. يمكن تقسيم كل موضوع إلى أقسام. كل قسم هو سجل مستقل ومرتب. تمكّن الأقسام كافكا من:
التوسّع أفقيًا: يمكن لكافكا التعامل مع أحمال البيانات الضخمة عن طريق نشر الأقسام عبر الوسطاء. تمكين المعالجة المتوازية: يمكن للمستهلكين القراءة من أقسام مختلفة في وقت واحد، مما يحسن الإنتاجية.
ما هي النسخ المتماثلة؟
النسخة المتماثلة هي نسخة من قسم موجود على وسيط آخر ضمن مجموعة كافكا. يحتوي كل قسم على نسخة متماثلة رائدة واحدة وصفر أو أكثر من النسخ المتماثلة التابعة: تتعامل النسخة المتماثلة القائدة مع جميع طلبات القراءة والكتابة للقسم. وتبقى النسخ المتماثلة التابعة متزامنة مع النسخة المتماثلة للقائد وتتولى المسؤولية في حالة فشل القائد.
تُعد النسخ المتماثلة ضرورية لتحمل الأخطاء. فهي تحمي البيانات في حالة تعطل الوسيط أو عدم اتصاله بالإنترنت.
كيفية استخدام كافكا للأقسام والنسخ المتماثلة من أجل المرونة
1. تحمل الأخطاء من خلال النسخ المتماثل
في النظام الموزع، لا مفر من حدوث أعطال في الأجهزة. تحافظ آلية النسخ المتماثل في كافكا على إمكانية الوصول إلى البيانات في حالة تعطل الوسيط. بشكل افتراضي، يقوم كافكا بتكرار كل قسم عبر عدة وسطاء.
إذا أصبحت النسخة المتماثلة الرائدة غير متوفرة، تقوم عقدة التحكم في كافكا بترقية إحدى النسخ المتماثلة المتزامنة (ISRs) لتكون النسخة المتماثلة الجديدة.
يضمن هذا التصميم عدم فقدان البيانات، طالما أن إحدى النسخ المتماثلة متاحة. سيظل النظام يعمل.
2. موازنة التحميل مع الأقسام
تقوم الأقسام بتوزيع البيانات عبر وسطاء متعددين، مما يمكّن كافكا من موازنة الحمل بفعالية:
يرسل المنتجون رسائل إلى أقسام محددة باستخدام مفتاح. هذا يضمن التوزيع المتساوي للبيانات. تعيين المستهلكين إلى أقسام محددة. يتيح ذلك معالجة البيانات المتوازية ويمنع الاختناقات.
يقوم كافكا بتوسيع نطاق الأقسام أفقياً. يتيح ذلك للنظام التعامل مع أعباء عمل أعلى دون فقدان الأداء.
3. التوافر العالي
يضمن النسخ المتماثل التوافر العالي للبيانات: يعمل النظام دون انقطاع، حتى أثناء الصيانة أو فشل الوسيط.
ويضمن إعداد min.insync.replicas.replicas الخاص بكافكا عدم الاعتراف بالرسالة إلا إذا تمت كتابتها إلى عدد معين من النسخ المتماثلة. هذا يعزز المتانة.
4. متانة البيانات
تعمل النسخ المتماثلة في كافكا معًا للحفاظ على متانة البيانات: يجب أن تؤكد جميع النسخ المتماثلة في سجل النسخ المتماثل الدولي كتابة الرسائل، مما يضمن عدم فقدان أي بيانات أثناء النقل.
تساعد سياسات الاحتفاظ بسجلات كافكا وضغط المقاطع في الحفاظ على تكامل البيانات مع مرور الوقت.
رؤى معمارية: كيف يتلاءم كل ذلك معًا
دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عمل الأقسام والنسخ المتماثلة في مجموعة كافكا:
مثال على السيناريو
تخيل أن لديك موضوع كافكا باسم الطلبات مع ثلاثة أقسام وعامل النسخ المتماثل 3. قد يبدو الإعداد كالتالي: القسم 0: القائد على الوسيط 1، والنسخ المتماثلة على الوسيطين 2 و3 القسم 1: القائد على الوسيط 2، والنسخ المتماثلة على الوسيطين 1 و3 القسم 2: القائد على الوسيط 3، والنسخ المتماثلة على الوسيطين 1 و2
إليك كيف يضمن كافكا المرونة: عمليات الكتابة: يرسل المنتجون رسائل إلى قائد كل قسم. يقوم القائد بتكرار الرسائل إلى الأتباع في سجل المستجيبين الدولي. عمليات القراءة: يجلب المستهلكون الرسائل من النسخة المتماثلة للقائد. إذا فشل القائد، تتم ترقية أحد التابعين للحفاظ على التوافر. فشل الوسيط: في حالة تعطل الوسيط 1، يتم نقل قيادة القسم 0 إلى إحدى النسخ المتماثلة على الوسيط 2 أو 3. تظل البيانات متاحة دون توقف.
أفضل الممارسات للاستفادة من أقسام كافكا ونسخه المتماثلة
1. اختر عدد أقسام مناسب تجنب عدد قليل جدًا من الأقسام، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوث اختناقات. تجنب الكثير من الأقسام، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة النفقات العامة وتدهور الأداء. استخدم معادلة كافكا لعدد الأقسام: “عدد المستهلكين <= عدد الأقسام". يضمن التوازي الأمثل. 2. تعيين عامل النسخ المتماثل الصحيح استخدم عامل نسخ متماثل لا يقل عن 3 لبيئات الإنتاج. يضمن ذلك توفر بياناتك حتى في حالة فشل أحد الوسطاء. تجنب عوامل النسخ المتماثل المرتفعة بشكل مفرط، لأنها تزيد من التخزين والنفقات العامة للشبكة. 3. تكوين الحد الأدنى من النسخ المتماثلة في المزامنة (min.insync.replicas) قم بتعيين min.insync.replicas.replicas على 2 على الأقل. يضمن ذلك تكرار الرسائل إلى وسطاء متعددين قبل الإقرار بالكتابة. ادمج هذا مع 'acks=all' في تكوين المنتج لضمان المتانة المضمونة. 4. مراقبة وموازنة الكتلة استخدم أداة إعادة تعيين الأقسام في كافكا لتجنب النقاط الساخنة. سيعيد توزيع الأقسام بالتساوي عبر الوسطاء. راقب مقاييس الوسيط والأقسام باستخدام أدوات مثل Prometheus و Grafana. 5. التعامل مع إزاحات مجموعات المستهلكين بعناية قم بتخزين إزاحات المستهلكين بشكل موثوق. سيؤدي ذلك إلى تجنب إعادة معالجة البيانات أو فقدانها أثناء عمليات تجاوز الأعطال. استخدم سياسة إعادة تعيين إزاحة كافكا بحكمة للتعامل مع السيناريوهات غير المتوقعة. التحديات والاعتبارات على الرغم من أن الأقسام والنسخ المتماثلة تجعل كافكا مرنًا، إلا أنها تقدم أيضًا تحديات: نفقات التخزين الزائدة يزيد النسخ المتماثل من احتياجات التخزين. يتم تخزين بيانات كل قسم على عدة وسطاء. يجب على المؤسسات التخطيط لسعة تخزين كافية. الكمون يمكن أن يؤدي تكرار البيانات عبر الوسطاء إلى حدوث زمن استجابة، خاصةً في المجموعات الموزعة جغرافياً. يمكن أن يساعد الضبط الدقيق للتكوينات مثل linger.ms و batch.size في التخفيف من هذا الأمر. موازنة قابلية التوسع والتسامح مع الأخطاء يمكن أن تؤدي إضافة الكثير من الأقسام إلى إجهاد المجموعة، بينما يمكن أن يؤدي إضافة عدد قليل جدًا من الأقسام إلى الحد من الإنتاجية. يتطلب تحقيق التوازن الصحيح تخطيطًا واختبارًا دقيقًا. حالات الاستخدام الواقعية منصات التجارة الإلكترونية بالنسبة لعمالقة التجارة الإلكترونية، فإن ضمان توافر بيانات الطلبات والمخزون أمر بالغ الأهمية. تتيح أقسام Kafka ونسخها المتماثلة التعامل مع طفرات حركة المرور الضخمة أثناء أحداث المبيعات. كما أنها تضمن تحمل الأخطاء. الأنظمة المالية في الأنظمة المالية، حيث يجب تسجيل كل معاملة بشكل موثوق، يضمن النسخ المتماثل من كافكا المتانة والامتثال لسياسات الاحتفاظ بالبيانات الصارمة. تطبيقات إنترنت الأشياء تستخدم منصات إنترنت الأشياء Kafka لمعالجة بيانات المستشعرات في الوقت الحقيقي. تتيح التقسيمات قابلية التوسع الأفقي، بينما تضمن النسخ المتماثلة توافر البيانات حتى أثناء تعطل الأجهزة. كيف تحصل على شهادة أباتشي كافكا؟ نحن شركة تكنولوجيا تعليمية تقدم دورات تدريبية للحصول على الشهادات لتسريع الحياة المهنية للمهنيين العاملين في جميع أنحاء العالم. نحن نقدم التدريب من خلال ورش عمل في الفصول الدراسية بقيادة مدرب، ودورات تدريبية افتراضية مباشرة بقيادة مدرب، ودورات التعلم الإلكتروني ذاتية التعلم. لقد أجرينا بنجاح دورات تدريبية في 108 دول في جميع أنحاء العالم ومكّنا الآلاف من المهنيين العاملين من تعزيز نطاق حياتهم المهنية. تشمل محفظتنا التدريبية للمؤسسات دورات تدريبية معتمدة ومعترف بها عالمياً ومطلوبة في إدارة المشاريع، وإدارة الجودة، وتحليل الأعمال، وإدارة خدمات تكنولوجيا المعلومات، و"أجايل" و"سكروم"، والأمن السيبراني، وعلوم البيانات، والتقنيات الناشئة. قم بتنزيل كتالوج تدريب المؤسسات من https://cciedump.spoto.net/ar/ تشمل الدورات الشائعة ما يلي: إدارة المشاريع: PMP وAPP وCAPM وPMI RMP إدارة الجودة: الحزام الأسود لستة سيجما، الحزام الأخضر لستة سيجما، إدارة اللين، إدارة اللين، Minitab، CMMI تحليل الأعمال: CBCAP، CCCBA، ECBA التدريب الرشيق: PMI ACP، CMS، CSPO، CSPO تدريب سكروم: CSM ديف أوبس إدارة البرامج: PgMP تكنولوجيا الحوسبة السحابية: الحوسبة السحابية: Exin الحوسبة السحابية إدارة عميل سيتريكس: إدارة عميل سيتريكس إدارة سحابة سيتريكس: إدارة السحابة الشهادات الـ 10 الأعلى أجراً المستهدفة في 2024 هي محترف أمن نظم المعلومات المعتمد (CISSP) الخاتمة تُعد أقسام Apache Kafka ونسخها المتماثلة العمود الفقري لمرونتها. تعمل هذه الميزات على تمكين قابلية التوسع الأفقي وتحمل الأخطاء والتوافر العالي. فهي تساعد الشركات على بناء أنظمة يمكنها تحمل الأعطال والتوسع بسهولة. ومع ذلك، يتطلب تصميم مجموعة كافكا وصيانتها تخطيطًا دقيقًا. يتضمن ذلك اختيار عدد الأقسام الصحيح وضبط إعدادات النسخ المتماثل بدقة. من خلال استخدام أفضل الممارسات ومعرفة الفروق الدقيقة في الأقسام والنسخ المتماثلة، يمكن للمؤسسات إطلاق العنان لإمكانات كافكا الكاملة. سيضمن ذلك أساسًا موثوقًا وقويًا لتطبيقاتها القائمة على البيانات. إن بنية Kafka توفر لك كل ما تحتاجه. فهي تناسب كلاً من التحليلات في الوقت الحقيقي والأنظمة ذات المهام الحرجة.