L'utilizzo di app, servizi web, server di applicazioni ecc. mette i responsabili delle aziende davanti a numerose sfide. Una delle più frequenti, ad esempio, è quella di garantire un trasporto semplice e una rielaborazione dei flussi di dati quanto più rapidi ed efficienti possibile. Un software che semplifica entrambe le cose è l’applicazione di messaggistica e streaming Apache Kafka. Sviluppata in origine come servizio di gestione della coda dei messaggi per la piattaforma LinkedIn, questa soluzione open source fornisce adesso un pacchetto completo per il salvataggio, la trasmissione e la rielaborazione di dati.
Il software Apache Kafka è un’applicazione multipiattaforma della Apache Software Foundation che si focalizza sulla rielaborazione di flussi di dati. Il progetto è nato nel 2011 a opera di LinkedIn, l’azienda dell’omonimo social network professionale, con lo scopo di sviluppare una coda di messaggi (message queue). Dalla sua pubblicazione con licenza libera (Apache 2.0), il software ha decisamente ampliato le sue funzioni e da una semplice applicazione per la coda si è trasformato in un’efficiente piattaforma di streaming dalle numerose funzionalità, utilizzata anche da aziende famose come Netflix, Microsoft o Airbnb.
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Nel 2014 gli sviluppatori originari del team di LinkedIn hanno fondato l’azienda Confluent, che offre la versione più estesa di Apache Kafka. Qui il programma presenta alcune funzioni aggiuntive, in parte gratuite e in parte a pagamento.
Apache Kafka ha lo scopo principale di ottimizzare la trasmissione e l’elaborazione di flussi di dati che vengono scambiati tramite il collegamento diretto tra destinatario e fonte di dati. Kafka agisce come un’istanza di messaggistica tra mittente e destinatario e offre soluzioni alle tipiche difficoltà che possono insorgere in questo tipo di collegamenti. In questo modo la piattaforma è anche in grado di risolvere il problema della mancata memorizzazione temporanea di dati o messaggi, quando il destinatario (ad esempio a causa di problemi di rete) non è disponibile.
In più una coda Kafka ben configurata impedisce un sovraccarico del destinatario da parte del mittente. Questo avviene sempre quando le informazioni devono essere inviate in maniera più rapida tramite collegamento diretto, per essere ricevute ed elaborate. Inoltre il software Kafka è adatto anche nel caso in cui il sistema target dovesse ricevere il messaggio, ma collassasse durante il processo di elaborazione. Mentre normalmente il mittente, nonostante il collasso, potrebbe credere che l’elaborazione sia andata a buon fine, con Apache Kafka riceverà una notifica dell’errore.
Rispetto ai servizi che gestiscono solo la coda dei messaggi come le banche dati, Apache Kafka è tollerante agli errori e questo crea nel software le premesse per un’elaborazione continua di messaggi, ossia di dati. In combinazione con un’alta scalabilità e la possibilità di distribuire le informazioni trasportate a piacere su molti sistemi (log delle transazioni distribuito), Apache Kafka è un’eccellente soluzione per tutti quei servizi che devono garantire un salvataggio e un’elaborazione rapida dei dati nonché un'alta disponibilità.
Apache Kafka viene eseguito come cluster su uno o più server, che possono comprendere diversi centri di calcolo. I singoli nodi di un cluster, denominati broker, salvano e categorizzano i flussi di dati in entrata nei cosiddetti topic. Qui vengono suddivisi in partizioni, replicati e distribuiti nel cluster e contrassegnati con una marca temporale. In questo modo la piattaforma di streaming garantisce un’alta disponibilità e un accesso rapido. Apache Kafka differenzia i topic in “normal topic” e “compacted topic”. Nei normal topic Kafka può cancellare i messaggi una volta superato il periodo o il limite di salvataggio, mentre le voci contenute nei compacted topic non hanno alcun limite, né di tempo né di spazio.
Le applicazioni che scrivono dati in un cluster di Kafka vengono definiti produttori, mentre tutte le applicazioni che leggono i dati di un cluster di Kafka si definiscono invece consumatori. La componente centrale da cui attingono i produttori e i consumatori per l’elaborazione di flussi di dati è una biblioteca Java chiamata Kafka Streams. Il supporto di una scrittura transazionale garantisce che i messaggi vengano trasmessi una volta sola (senza doppioni), fenomeno definito anche come “exactly-once delivery” (in italiano: consegna “solo una volta”).
La biblioteca Java Kafka Streams è la soluzione standard consigliata per l’elaborazione di dati nei cluster di Kafka. Ma è anche possibile usare Apache Kafka per l’elaborazione e lo streaming con altri sistemi.
Per garantire alle applicazioni l’accesso ad Apache Kafka, il software offre cinque diverse interfacce chiave:
La comunicazione tra applicazioni del cliente e singoli server di un cluster di Kafka avviene mediante un semplice ma efficiente protocollo indipendente dal linguaggio di scrittura sulla base di un TPU. Di solito gli sviluppatori mettono a disposizione un client Java per Apache Kafka, ma sono disponibili anche client scritti in altri linguaggi come PHP, Python, C/C++, Ruby, Perl oppure Go.
Apache Kafka è stato concepito per supportare un’alta quantità di dati in scrittura e lettura. Per le interfacce già citate e l’elevata flessibilità, scalabilità e tolleranza agli errori, questo software open source risulta interessante per l’utilizzo con le applicazioni più disparate. In particolare, però, Apache Kafka risulta adatto ai seguenti scopi:
Naturalmente tutti gli elementi indicati si possono combinare a piacimento. Perciò Apache Kafka non solo salva i dati e li rende disponibili in ogni momento come una complessa piattaforma di streaming, ma li elabora anche in tempo reale collegandoli con tutte le applicazioni e i sistemi desiderati.
Panoramica dei tipici casi d’uso di Apache Kafka:
Il server Apache HTTP è uno tra i più diffusi web server standard, utilizzato per mettere a disposizione i documenti HTTP su Internet. Si può però configurare il web server Apache per eseguire test delle pagine o verificare gli script anche su un PC con Windows; vi basterà procurarvi il pacchetto software gratuito e dedicare qualche minuto all’installazione.
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