架构

kafka简介&使用

几个角色概念

broker 缓存代理，Kafa集群中的一台或多台服务器统称为broker。kafka集群有多个kafka实例组成，每个实例(server)成为broker。每个类型的消息被定义为topic，同一topic内部的消息按照一定的key和算法被分区(partition)存储在不同的Broker上，消息生产者producer和消费者consumer可以在多个Broker上生产/消费topic
topic 相当于数据库中的Table，行数据以log的形式存储,物理上不同Topic的消息分开存储，逻辑上一个Topic的消息虽然保存于一个或多个broker上但用户只需指定消息的Topic即可生产或消费数据而不必关心数据存于何处
partition Parition是物理上的概念，每个Topic包含一个或多个Partition，可以理解为一个Parition就是一个消息队列，每个partition在存储层面是append log文件。任何发布到此partition的消息都会被直接追加到log文件的尾部，每条消息在文件中的位置称为offset（偏移量），offset为一个long型数字，它是唯一标记一条消息。它唯一的标记一条消息。kafka并没有提供其他额外的索引机制来存储offset，因为在kafka中几乎不允许对消息进行“随机读写”
Producer:消息生产者，负责发布消息到Kafka broker
Consumer:消息消费者，向Kafka broker读取消息的客户端。

消息发送的流程

Producer根据指定的partition方法（round-robin、hash等），将消息发布到指定topic的partition里面
kafka集群接收到Producer发过来的消息后，将其持久化到硬盘，并保留消息指定时长（可配置），而不关注消息是否被消费。
Consumer从kafka集群pull数据，并控制获取消息的offset

注: 对于consumer而言,它需要保存消费消息的offset,对于offset的保存和使用,由consumer来控制;当consumer正常消费消息时,offset将会"线性"的向前驱动,即消息将依次顺序被消费.事实上consumer可以使用任意顺序消费消息,它只需要将offset重置为任意值

另外即使消息被消费,消息仍然不会被立即删除.日志文件将会根据broker中的配置要求,保留一定的时间之后删除;比如log文件保留2天,那么两天后,文件会被清除,无论其中的消息是否被消费.kafka通过这种简单的手段,来释放磁盘空间,以及减少消息消费之后对文件内容改动的磁盘IO开支

副本replication策略

kafka在0.8之前message是没有备份容错机制的，producer的工作模式是fire and forget，如果一个broker失效，那么相关topic分区的相关消息也就丢失了。这种设计的原因在于最初的应用模式，如日志/用户行为等消息的处理，对数据的健壮性方面要求不高，可以容忍部分数据的缺失。采用fire and forget 模式，不需要等待Broker ack，有利于提高producer的吞吐率

在0.8版本中，添加了数据replica的机制，一个消息分区的多个replica分布在不同的Broker上，由leader replica负责日常读写，通过zookeeper监督failover，不同的分区的leader replica均衡负载到不同的Broker上。在这种情况下，producer可以选择不等待leader replica的Ack，部分Ack，或者完全备份完毕后Ack等不同的ack机制。这三种机制，性能依次递减 (producer吞吐量降低1-3倍)，数据健壮性则依次递增

引入Replication之后，同一个Partition可能会有多个Replica，而这时需要在这些Replication之间选出一个Leader，Producer和Consumer只与这个Leader交互，其它Replica作为Follower从Leader中复制数据

Kafka消息分组

同一Topic的一条消息只能被同一个Consumer Group内的一个Consumer消费，但多个Consumer Group可同时消费这一消息。这是Kafka用来实现一个Topic消息的广播（发给所有的Consumer）和单播（发给某一个Consumer）的手段。一个Topic可以对应多个Consumer Group。如果需要实现广播，只要每个Consumer有一个独立的Group就可以了。要实现单播只要所有的Consumer在同一个Group里。用Consumer Group还可以将Consumer进行*的分组而不需要多次发送消息到不同的Topic

kafka使用

创建 topic

创建一个叫做“test”的topic，它只有一个分区，一个副本。

> bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper localhost:2181 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic test

可以通过list命令查看创建的topic:

> bin/kafka-topics.sh --list --zookeeper localhost:2181
test

除了手动创建topic，还可以配置broker让它自动创建topic

发送消息.

Kafka 使用一个简单的命令行producer，从文件中或者从标准输入中读取消息并发送到服务端。默认的每条命令将发送一条消息。
运行producer并在控制台中输一些消息，这些消息将被发送到服务端：

> bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic test 
This is a messageThis is another message

启动consumer

Kafka also has a command line consumer that will dump out messages to standard output.Kafka也有一个命令行consumer可以读取消息并输出到标准输出：

> bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper localhost:2181 --topic test --from-beginning
This is a message
This is another message

你在一个终端中运行consumer命令行，另一个终端中运行producer命令行，就可以在一个终端输入消息，另一个终端读取消息

搭建一个多个broker的集群

刚才只是启动了单个broker，现在启动有3个broker组成的集群，这些broker节点也都是在本机上的：首先为每个节点编写配置文件： > cp config/server.properties config/server-1.properties

> cp config/server.properties config/server-2.properties

在拷贝出的新文件中添加以下参数：

config/server-1.properties:
    broker.id=1
    port=9093
    log.dir=/tmp/kafka-logs-1

config/server-2.properties:
    broker.id=2
    port=9094
    log.dir=/tmp/kafka-logs-2

broker.id在集群中唯一的标注一个节点，因为在同一个机器上，所以必须制定不同的端口和日志文件，避免数据被覆盖。 We already have Zookeeper and our single node started, so we just need to start the two new nodes:刚才已经启动可Zookeeper和一个节点，现在启动另外两个节点：

> bin/kafka-server-start.sh config/server-1.properties &
...
> bin/kafka-server-start.sh config/server-2.properties &
...

创建一个拥有3个副本的topic:

> bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper localhost:2181 --replication-factor 3 --partitions 1 --topic my-replicated-topic

现在我们搭建了一个集群，怎么知道每个节点的信息呢？运行“"describe topics”命令就可以了：

> bin/kafka-topics.sh --describe --zookeeper localhost:2181 --topic my-replicated-topic
Topic:my-replicated-topic       PartitionCount:1        ReplicationFactor:3     Configs:
        Topic: my-replicated-topic      Partition: 0    Leader: 1       Replicas: 1,2,0 Isr: 1,2,0

下面解释一下这些输出。第一行是对所有分区的一个描述，然后每个分区都会对应一行，因为我们只有一个分区所以下面就只加了一行。

leader：负责处理消息的读和写，leader是从所有节点中随机选择的.
replicas：列出了所有的副本节点，不管节点是否在服务中.
isr：是正在服务中的节点.

在我们的例子中，节点1是作为leader运行。

向topic发送消息：

> bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic my-replicated-topic
...
my test message 1my test message 2^C

消费这些消息：

> bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper localhost:2181 --from-beginning --topic my-replicated-topic
...
my test message 1
my test message 2
^C

测试一下容错能力.Broker 1作为leader运行，现在我们kill掉它：

> ps | grep server-1.properties7564 ttys002    0:15.91 /System/Library/Frameworks/JavaVM.framework/Versions/1.6/Home/bin/java...
> kill -9 7564

另外一个节点被选做了leader,node 1 不再出现在 in-sync 副本列表中：

> bin/kafka-topics.sh --describe --zookeeper localhost:218192 --topic my-replicated-topic
Topic:my-replicated-topic       PartitionCount:1        ReplicationFactor:3     Configs:
        Topic: my-replicated-topic      Partition: 0    Leader: 2       Replicas: 1,2,0 Isr: 2,0

虽然最初负责续写消息的leader down掉了，但之前的消息还是可以消费的：

> bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper localhost:2181 --from-beginning --topic my-replicated-topic
...
my test message 1
my test message 2
^C

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