درک نیاز به آپاچی کافکا

به همه به یک پست وبلاگ هیجان انگیز دیگر خوش آمدید! امروز، ما قصد داریم در مورد اینکه چرا آپاچی کافکا ضروری است، چرا اینقدر سریع است و اینکه آیا واقعاً به کافکا نیاز داریم یا خیر، بحث کنیم.

اخیراً با یک سوال جالب برخورد کردم -> “آیا پایگاه‌های اطلاعاتی نمی‌توانند با ارتقای فناوری و عملکرد خود، توان عملیاتی خود را بهبود بخشند، بنابراین نیازی به کافکا یا هر نوع سرویس میان‌افزار دیگری نخواهد بود؟“

این یک سوال عالی است. اساساً نشان می‌دهد که ما به کافکا نیاز داریم زیرا توان عملیاتی بالاتری دارد، در حالی که پایگاه‌های اطلاعاتی توان عملیاتی کمتری دارند. بنابراین، به جای استفاده از کافکا، چرا فقط پایگاه داده های خود را ارتقا نمی دهیم تا توان عملیاتی بالاتری داشته باشد؟

برای پرداختن به این سوال، اجازه دهید ابتدا هدف اساسی پایگاه داده را درک کنیم. اگر از شما بپرسم “پایگاه داده چیست؟“شاید بگویید”برای ذخیره داده ها از پایگاه داده استفاده می شود.“این درست است اما ناقص است. یک پایگاه داده همچنین مکانیسم هایی را برای خواندن و پرس و جوی داده ها به روش های مختلف، مانند شناسه، نمایه سازی، تجمیع، و اعمال شرایط متعدد فراهم می کند.

چرا ما به خدماتی مانند کافکا نیاز داریم؟

کافکا یک پلتفرم پخش توزیع شده است که به عنوان یک واسطه بین تولیدکنندگان و مصرف کنندگان داده عمل می کند. این برای مدیریت توان عملیاتی بالا و دسترسی کم تاخیر به جریان های داده طراحی شده است. ویژگی کلیدی که کافکا را از پایگاه‌های داده سنتی متمایز می‌کند، توانایی آن در پردازش کارآمد داده‌های بلادرنگ است.

دوام و مکانیسم ذخیره سازی

ابتدا اجازه دهید در مورد دوام پایگاه های داده صحبت کنیم. پایگاه داده ها داده ها را بر روی رسانه های ذخیره سازی بادوام مانند هارد دیسک یا SSD ذخیره می کنند. این تضمین می کند که حتی اگر سرور از کار بیفتد و دوباره راه اندازی شود، داده ها دست نخورده باقی می مانند. پایگاه های داده به گونه ای طراحی شده اند که بادوام باشند و اطمینان حاصل کنند که داده ها حتی در صورت خرابی از بین نمی روند.

از طرف دیگر، کافکا در درجه اول داده ها را در حافظه (RAM) ذخیره می کند، که بسیار سریعتر است اما مانند پایگاه های داده دوام ندارد. RAM فرار است، به این معنی که در صورت راه اندازی مجدد سیستم، داده های ذخیره شده در RAM از بین می روند. با این حال، این نوسانات رم را نیز بسیار سریع می کند.

پردازش داده ها و پرس و جو

پایگاه های داده فقط در مورد ذخیره داده ها نیستند. آنها همچنین مکانیسم های پیشرفته ای را برای خواندن و پردازش کارآمد داده ها ارائه می دهند. به عنوان مثال، می‌توانید کلیدهای اصلی، کلیدهای خارجی و فهرست‌ها را تنظیم کنید و پرس‌وجوها و تجمیع‌های پیچیده را روی داده‌های خود انجام دهید. پایگاه های داده ذخیره سازی و بازیابی داده های ساخت یافته را بهینه می کنند و امکان پرس و جو و دستکاری داده ها را فراهم می کنند.

کافکا، در مقابل، برای هضم داده‌ها با توان عملیاتی بالا و در زمان واقعی طراحی شده است. به برنامه‌ها اجازه می‌دهد داده‌ها را با سرعت بالا تولید و مصرف کنند، اما قابلیت‌های جستجوی پیشرفته یک پایگاه داده سنتی را ارائه نمی‌دهد. کافکا برای پخش حجم زیادی از داده ها به سرعت و با اطمینان بهینه شده است، که آن را برای موارد استفاده شامل پردازش بیدرنگ داده ایده آل می کند.

داده های ساختاریافته در مقابل داده های بدون ساختار

پایگاه های داده برای ذخیره سازی داده های ساختاریافته، جایی که طرح واره تعریف شده است، عالی هستند و داده ها در جداول دارای ردیف و ستون سازماندهی می شوند. این فرمت ساختاریافته امکان پرس و جو و دستکاری داده ها را فراهم می کند.

کافکا در مدیریت داده های بدون ساختار یا نیمه ساختاریافته، که در آن طرحواره ممکن است از پیش تعریف نشده باشد، برتری دارد و داده ها می توانند در قالب های مختلفی ارائه شوند. به عنوان مثال، یک برنامه بلادرنگ مانند یک سیستم ردیابی تحویل داده ها را به طور مداوم در قالبی بدون ساختار تولید می کند. ذخیره این داده ها به طور مستقیم در یک پایگاه داده ناکارآمد خواهد بود و به سرعت پایگاه داده را تحت الشعاع قرار می دهد.

پردازش داده ها در زمان واقعی

کافکا طوری طراحی شده است که جریان‌های داده‌های بی‌درنگ را مدیریت کند و امکان جذب و پردازش داده‌ها را در حین تولید فراهم کند. این برای برنامه هایی که نیاز به پردازش داده ها در زمان واقعی دارند، مانند سیستم های نظارتی، برنامه های کاربردی اینترنت اشیا و تجزیه و تحلیل بلادرنگ بسیار مهم است.

در یک برنامه بلادرنگ، داده ها به طور مداوم تولید می شوند و باید به سرعت پردازش و ذخیره شوند. کافکا به عنوان یک بافر عمل می کند، داده ها را به سرعت جذب می کند و به مصرف کنندگان پایین دستی اجازه می دهد تا داده ها را با سرعت خود پردازش و ذخیره کنند. این جداسازی داده‌ها و پردازش آن تضمین می‌کند که سیستم پاسخگو و مقیاس‌پذیر باقی می‌ماند.

چرا کافکا سریع است

سرعت کافکا را می توان به عوامل مختلفی نسبت داد:

ذخیره سازی در حافظه: کافکا داده ها را قبل از نوشتن روی دیسک در حافظه (RAM) ذخیره می کند. RAM به طور قابل توجهی سریعتر از ذخیره سازی دیسک است و به کافکا اجازه می دهد تا داده ها را با سرعت برق پردازش کند.

نوشتن متوالی دیسک: وقتی کافکا داده ها را روی دیسک می نویسد، این کار را به صورت متوالی انجام می دهد. این امر سربار زمان جستجوی دیسک را کاهش می دهد و فرآیند نوشتن را کارآمدتر می کند.

پردازش دسته‌ای: کافکا پیام‌ها را به صورت دسته‌ای پردازش می‌کند و هزینه‌های سربار پردازش پیام‌ها را کاهش می‌دهد. این باعث بهبود توان عملیاتی و کاهش تاخیر می شود.

مثال مورد استفاده: پیگیری تحویل

بیایید یک سیستم ردیابی تحویل را مثال بزنیم، که در آن یک راننده تحویل به طور مداوم داده های مکان را تولید می کند. این داده‌ها باید در زمان واقعی پردازش شوند تا به‌روزرسانی‌ها به کاربران ارائه شود. کافکا می‌تواند این جریان پیوسته از داده‌های مکان را دریافت کند و به مصرف‌کنندگان اجازه دهد آن‌ها را پردازش و ذخیره کنند.

یک برنامه کاربردی مصرف کننده می تواند داده های مکان را برای محاسبه کل مسافت طی شده، زمان تحویل و سایر معیارهای مرتبط جمع آوری کند. سپس این داده های انبوه را می توان در یک پایگاه داده برای تجزیه و تحلیل و گزارش بیشتر ذخیره کرد. کافکا تضمین می‌کند که داده‌های خام و بدون ساختار به سرعت جذب می‌شوند، در حالی که برنامه کاربردی مصرف‌کننده داده‌های ساخت‌یافته را در پایگاه داده پردازش و ذخیره می‌کند.

نقش کافکا در معماری مدرن داده

در معماری مدرن داده، کافکا به عنوان یک خط لوله داده با توان عملیاتی بالا و در زمان واقعی عمل می کند که شکاف بین تولیدکنندگان و مصرف کنندگان داده را پر می کند. این امکان جداسازی داده‌ها و پردازش را فراهم می‌کند و اطمینان می‌دهد که سیستم می‌تواند حجم زیادی از داده‌ها را به‌طور کارآمد مقیاس‌بندی و مدیریت کند.

با استفاده از کافکا، می‌توانیم داده‌های بدون ساختار را به سرعت و با اطمینان وارد کنیم، آن‌ها را پردازش کنیم تا بینش‌های معنی‌داری به دست آوریم و داده‌های ساخت‌یافته را در یک پایگاه داده برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت و پرس‌وجو ذخیره کنیم. این معماری تضمین می‌کند که می‌توانیم جریان‌های داده بلادرنگ را به‌طور مؤثر اداره کنیم و در عین حال از نقاط قوت کافکا و پایگاه‌های داده سنتی استفاده کنیم.

نتیجه

توییتر من

به طور خلاصه، کافکا برای مدیریت پردازش و پردازش داده‌ها با توان عملیاتی بالا، در زمان واقعی ضروری است. این پایگاه داده های سنتی را با ارائه یک مکانیسم مقیاس پذیر و کارآمد برای جذب داده های بدون ساختار و جدا کردن داده ها از پردازش تکمیل می کند. از سوی دیگر پایگاه های داده برای ذخیره سازی بادوام و پرس و جوی کارآمد از داده های ساخت یافته طراحی شده اند. کافکا و پایگاه های داده با هم ترکیب قدرتمندی را تشکیل می دهند که به ما امکان می دهد معماری داده های مقیاس پذیر و بلادرنگ بسازیم.

امیدوارم این پست روشن کرده باشد که چرا ما به خدماتی مانند کافکا نیاز داریم و چگونه آنها را در یک معماری داده مدرن قرار می دهیم. اگر سوال یا ابهامی دیگر دارید، لطفا در قسمت نظرات بپرسید. ممنون که خواندید، و در پست بعدی شما را می بینم!