Kafka là một trong những “trụ cột” chính của nền tảng dữ liệu IoT, phần mềm này được thiết kế nhằm khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian thực một cách chính xác, nhanh chóng và hiệu quả. Vậy Kafka có những lợi ích gì? Phần mềm này được ứng dụng như thế nào? Cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Kafka là gì?
Định nghĩa về Apache Kafka
Kafka có tên gọi khác là Apache Kafka do hệ thống này được phát triển bởi tổ chức Apache. Đây được xem là một phần mềm sử dụng mã nguồn mở. Kafka có nhiệm vụ xây dựng một khuôn khổ để đọc, lưu trữ và phân tích dữ liệu trực tuyến.
Phần mềm này được thiết kế để hoạt động trong môi trường “phân tán”. Điều này có nghĩa là thay vì chạy trên máy tính của một người dùng, Kafka sẽ hoạt động trên nhiều máy chủ. Nhờ đó, chúng có thể tận dụng sức mạnh xử lý bổ sung và dung lượng lưu trữ hiệu quả.
Ban đầu, phần này phát triển ở Linkedin. Tại đây, Kafka có chức năng phân tích mối quan hệ giữa hàng triệu người dùng. Từ đó, hệ thống sẽ xây dựng được một mạng lưới kết nối. Đến năm 2011, Kafka chuyển sang mã nguồn mở và bàn giao lại cho Apache Foundation – tổ chức điều phối và giám sát sự phát triển của mã nguồn mở. Kafka được sử dụng để xây dựng các đường ống dữ liệu trong thời gian thực.
Các thành phần chính của Kafka
- Producer: Đây có thể là bất kỳ ứng dụng nào có chức năng public message vào một topic
- Topic: Topic là một thể loại (category) hoặc tên nguồn cung cấp dữ liệu (feed name). Tại đây, bản ghi (record) sẽ được publish
- Messages: Đây chỉ đơn giản là một mảng byte. Chúng được nhà phát triển sử dụng nhằm lưu các object với bất kỳ format nào, thường sẽ là JSON, Avro, String
- Partitions: Những topic sẽ được chia đều vào các đoạn khác nhau, những đoạn này được gọi là partitions
- Consumer: Consumer có thể là ứng dụng nào với chức năng subscribe vào một topic và tiêu thu các tin nhắn
- Broker: Một set các server được gọi là cụm Kafka, mỗi set này được gọi là một broker
- Zookeeper: Có chức năng quản lý và bố trí các broker
Cách thức hoạt động của Kafka
Hệ thống Kafka hoạt động theo mô hình Subscribe/Public. Chúng tương tự với các hệ thống messages khác. Khi các ứng dụng gửi messages đến nút Kafka, chúng sẽ được xử lý thông qua các ứng dụng (consumer).
Lúc này, những messages cũng được lưu trữ tại các topic. Nhờ đó, consumer sẽ được phép subscribe đến các topic và đọc messages. Những message này có thể là bất kỳ thông tin nào như: hành vi người dùng hay giá trị cảm biến. Trong khi đó, topic sẽ là tên danh mục mà messages được lưu trữ rồi đưa vào.
Thông thường, topic trong Kafka có kích thước rất lớn. Do đó, người dùng không nền lưu trữ tất cả dữ liệu của topic vào một nút Kafka. Tốt nhất, bạn nên chia dữ liệu này thành nhiều partitions (đoạn nhỏ). Nhờ đó, bạn sẽ thực hiện subscribe cùng lúc với topic bằng biện pháp phân chia dữ liệu có trong một topic cụ thể.
Phần lớn các partitions sẽ được đặt trên một máy riêng biệt. Đồng thời, chúng cho phép những consumer đọc dữ liệu từ một topic diễn ra cùng lúc. Bên cạnh đó, mỗi partitions đều sở hữu những giá trị bản sao (replicas) riêng để tăng tính khả dụng của chúng.
Lợi ích của Kafka
Duy trì tính cạnh tranh
Ngày nay, phân tích dữ liệu thực giúp doanh nghiệp thu thập thông tin và phản hồi nhanh hơn. Nhờ những thông tin này, doanh nghiệp có thể đưa ra dự đoán về những gì họ cần lưu trữ, quảng bá hoặc nhập hàng. Kafka giúp họ xử lý nhanh các dữ liệu thực. Vậy nên, mọi quyết định của doanh nghiệp sẽ mau lẹ và chính xác hơn. Họ sẽ không bị đối thủ bỏ lại trên “đường đua” thương trường.
Thúc đẩy tốc độ xử lý dữ liệu
Trước kia, dữ liệu thường được xử lý và truyền qua theo các mạng “lô”. Điều này tạo ra những hạn chế lớn trong đường ống dữ liệu theo thời gian thực. Kafka có khả năng phân tán và quản lý dữ liệu hiệu quả đã khắc phục được tình trạng này. Nhờ đó quá trình theo dõi và phản ứng trước những thay đổi đối với các tập dữ liệu chỉ diễn ra mỗi giây. Điều này đồng nghĩa với việc tốc độ xử lý dữ liệu trong thời gian thực tốn rất ít thời gian.
Theo dõi hành vi người dùng
Kafka là phần mềm có khả năng theo dõi hành vi của khách hàng khi họ truy cập vào các trang web lớn. Thông qua việc phân tích dữ liệu luồng nhấp chuột mỗi phiên, bạn có thể nắm rõ hành vi của người dùng. Việc này giúp bạn biết được những dịch vụ và sản phẩm mà khách hàng quan tâm.
Với tính năng này, Kafka được ứng dụng rộng rãi tại các hệ thống lớn của những thương hiệu nổi tiếng như: Paypal, Spotify, Netflix, Uber,… Phần mềm này được tận dụng để xử lý dữ liệu trực tuyến và theo dõi hành vi người dùng trên hệ thống.
Ứng dụng của Kafka
Xử lý luồng (Stream processing)
Hệ thống Kafka cho phép người dùng dùng phân tích luồng dữ liệu với tốc độ cao. Khi bạn muốn theo dõi và phân tích hành vi người dùng trên website, bạn cần ghi lại dữ liệu dưới dạng thô như: số lần click chuột, tổng đơn hàng
Nền tảng IoT (Internet Of Thing – Internet vạn vật)
IoT ngày càng hiện đại khi chúng cho phép thiết bị gửi dữ liệu đã thu thập và hệ thống máy chủ. Nhờ đó, người dùng có thể sử dụng Kafka để nhận được dữ liệu thay vì tự phát triển API. Những dữ liệu đã thu thập có thể là big data. Chúng thường được gửi với tần suất cực kỳ cao, do đó, bạn cần yêu cầu xử lý và đáp ứng trong thời gian thực.
Chuyển đổi ngôn ngữ lập trình
Kafka là ứng dụng hỗ trợ chuyển đổi ngôn ngữ lập trình cấp thấp sang cấp cao. Shared memory – giải pháp chia sẻ dữ liệu không giúp bạn tích hợp hai ngôn ngữ lập trình lại với nhau. Do đó, bạn cần đưa kết quả dữ liệu của chương trình viết vào Kafka. Tiếp đó, bạn chỉ dùng chương trình muốn chuyển đổi để đọc topic và lấy dữ liệu tương ứng để phân tích và xử lý.
Kafka tạo ra những giá trị mới mẻ và hiệu quả cho quá trình xử lý dữ liệu. Từ những kiến thức trên, Tino Group hy vọng bạn có thể áp dụng thuần thục hệ thống Kafka vào chương trình làm việc của mình.
Những câu hỏi thường gặp về Kafka
Thế nào là dữ liệu trực tuyến?
Dữ liệu trực tuyến được tạo ra bởi hàng nghìn nguồn dữ dữ liệu một cách liên tục. Thông thường, chúng sẽ gửi các bản ghi dữ liệu đồng thời. Nền tảng trực tuyến luôn phải xử lý dòng dữ liệu liên tục này. Quá trình này được thực hiện theo tuần tự và tăng dần.
Một số chức năng chính của Kafka là gì?
Kafka được tối ưu hóa để nhập và xử lý dữ liệu trong thời gian thực. Hệ thống này mang đến 3 chức năng chính cho người dùng là:
– Phân tích, xử lý các luồng dữ liệu trong thời gian thực
– Xuất bản và đăng ký các luồng dữ liệu
– Lưu trữ các luồng bản ghi theo thứ tự các bản ghi được tạo
Zookeeper có vai trò như thế nào?
Zookeeper đảm nhiệm chức năng lưu trữ dữ liệu phân tán dạng giá trị cốt lõi (key-value). Thành phần này thường phục vụ cho các tác vụ đọc nhanh nhưng ghi chậm. Hệ thống Kafka sử dụng Zookeeper như phương tiện để bầu chọn leader của Kafka broker và topic partitions. Ngoài ra, thành phần này có khả năng chịu lỗi cao. Vì vậy, hệ thống Kafka thường phụ thuộc vào Zookeeper khá nhiều.
Bên cạnh đó, Zookeeper còn được sử dụng để lưu trữ các metadata như:
– ACL: Được dùng để giới hạn việc truy cập và ủy quyền
– Offset cho các partition của consumer group
– Quota: Là số lượng messages tối đa trong mỗi giây
– Partition leader
Trong đó, producer và consumer thường không tương tác trực tiếp với Zookeeper. Thay vào đó, chúng sẽ truy vấn metadata tới Kafka broker. Sau đó, Kafka sẽ tiếp tục tương tác với Zookeeper và gửi phản hồi metadata về lại cho chúng.
Vì sao cần sử dụng Kafka?
Kafka là một dự án sử dụng mã nguồn mở. Hệ thống này được cải tiến mạnh mẽ với các tính năng: đóng gói hoàn chỉnh, chịu lỗi cao, hiệu năng tốt và dễ dàng mở rộng mà không cần dừng hệ thống.
Hiện tại, Kafka đang được thay thế cho hệ thống messages truyền thống bởi khả năng lưu trữ dữ liệu lớn.
Mọi thắc mắc và góp ý liên quan, xin vui lòng liên hệ ngay Tino Group để được tư vấn chi tiết hoặc Fanpage để cập nhật những thông tin mới nhất nhé!
Tinh gọn quy trình – chạm đỉnh doanh thu – Tino Group tự tin đồng hành cùng doanh nghiệp Việt trên hành trình chuyển đổi số!
CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN TINO
- Trụ sở chính: L17-11, Tầng 17, Tòa nhà Vincom Center, Số 72 Lê Thánh Tôn, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh
- Tổng đài miễn phí: 1800 6734
- Email: info@tino.org
- Website: www.tino.org