大白话教你认识 Kafka，背后原理竟能秒懂？
一、Kafka 基础
消息系统的作用
1.Topic 主题
2.Partition 分区
Topic 和 partition 像是 HBASE 里的 table 和 region 的概念，table 只是一个逻辑上的概念，真正存储数据的是 region，这些 region 会分布式地存储在各个服务器上面，对应于kafka，也是一样，Topic 也是逻辑概念，而 partition 就是分布式存储单元。
这个设计是保证了海量数据处理的基础。我们可以对比一下，如果 HDFS 没有 block 的设计，一个 100T 的文件也只能单独放在一个服务器上面，那就直接占满整个服务器了，引入 block后，大文件可以分散存储在不同的服务器上。
注意：
-
分区会有单点故障问题，所以我们会为每个分区设置副本数
-
分区的编号是从0开始的
3.Producer – 生产者
4.Consumer – 消费者
5.Message – 消息
二、kafka的集群架构
Replica – 副本
Consumer Group – 消费者组
conf.setProperty("group.id","tellYourDream")我们所熟知的一些消息系统一般来说会这样设计，就是只要有一个消费者去消费了消息系统里面的数据，那么其余所有的消费者都不能再去消费这个数据。可是 kafka 并不是这样,比如现在 consumerA 去消费了一个 topicA 里面的数据。 consumerA:group.id = aconsumerB:group.id = aconsumerC:group.id = bconsumerD:group.id = b再让 consumerB 也去消费 TopicA 的数据，它是消费不到了，但是我们在 consumerC中重新指定一个另外的 group.id，consumerC 是可以消费到 topicA 的数据的。而consumerD 也是消费不到的，所以在 kafka 中，不同组可有唯一的一个消费者去消费同一主题的数据。 所以消费者组就是让多个消费者并行消费信息而存在的，而且它们不会消费到同一个消息，如下，consumerA，B，C是不会互相干扰的 consumer group:aconsumerAconsumerBconsumerC
如图，因为前面提到过了消费者会直接和leader建立联系，所以它们分别消费了三个leader，所以一个分区不会让消费者组里面的多个消费者去消费，但是在消费者不饱和的情况下，一个消费者是可以去消费多个分区的数据的。 Controller
熟知一个规律：在大数据分布式文件系统里面，95%的都是主从式的架构，个别是对等式的架构，比如 ElasticSearch。 kafka也是主从式的架构，主节点就叫controller，其余的为从节点，controller是需要和zookeeper 进行配合管理整个kafka集群。 kafka和zookeeper如何配合工作
kafka严重依赖于zookeeper集群（所以之前的zookeeper文章还是有点用的）。所有的broker在启动的时候都会往zookeeper进行注册，目的就是选举出一个controller，这个选举过程非常简单粗暴，就是一个谁先谁当的过程，不涉及什么算法问题。 那成为controller之后要做啥呢，它会监听zookeeper里面的多个目录，例如有一个目录/brokers/，其他从节点往这个目录上注册（就是往这个目录上创建属于自己的子目录而已）自己，这时命名规则一般是它们的id编号，比如/brokers/0，1，2 注册时各个节点必定会暴露自己的主机名，端口号等等的信息，此时controller就要去读取注册上来的从节点的数据（通过监听机制），生成集群的元数据信息，之后把这些信息都分发给其他的服务器，让其他服务器能感知到集群中其它成员的存在。 此时模拟一个场景，我们创建一个主题（其实就是在zookeeper上/topics/topicA这样创建一个目录而已），kafka会把分区方案生成在这个目录中，此时controller就监听到了这一改变，它会去同步这个目录的元信息，然后同样下放给它的从节点，通过这个方法让整个集群都得知这个分区方案，此时从节点就各自创建好目录等待创建分区副本即可。这也是整个集群的管理机制。 加餐时间
1.Kafka性能好在什么地方？
① 顺序写
操作系统每次从磁盘读写数据的时候，需要先寻址，也就是先要找到数据在磁盘上的物理位置，然后再进行数据读写，如果是机械硬盘，寻址就需要较长的时间。 kafka的设计中，数据其实是存储在磁盘上面，一般来说，会把数据存储在内存上面性能才会好。但是kafka用的是顺序写，追加数据是追加到末尾，磁盘顺序写的性能极高，在磁盘个数一定，转数达到一定的情况下，基本和内存速度一致随机写的话是在文件的某个位置修改数据，性能会较低。 ② 零拷贝
先来看看非零拷贝的情况
可以看到数据的拷贝从内存拷贝到 kafka 服务进程那块，又拷贝到socket缓存那块，整个过程耗费的时间比较高，kafka 利用了 Linux 的 sendFile 技术（NIO），省去了进程切换和一次数据拷贝，让性能变得更好。
2.日志分段存储
Kafka规定了一个分区内的.log文件最大为1G，做这个限制目的是为了方便把.log加载到内存去操作 00000000000000000000.index00000000000000000000.log00000000000000000000.timeindex00000000000005367851.index00000000000005367851.log00000000000005367851.timeindex00000000000009936472.index00000000000009936472.log00000000000009936472.timeindex3.Kafka的网络设计
kafka的网络设计和Kafka的调优有关，这也是为什么它能支持高并发的原因
首先客户端发送请求全部会先发送给一个Acceptor，broker里面会存在3个线程（默认是3个），这3个线程都是叫做processor，Acceptor不会对客户端的请求做任何的处理，直接封装成一个个socketChannel发送给这些processor形成一个队列，发送的方式是轮询，就是先给第一个processor发送，然后再给第二个，第三个，然后又回到第一个。消费者线程去消费这些socketChannel时，会获取一个个request请求，这些request请求中就会伴随着数据。 线程池里面默认有8个线程，这些线程是用来处理request的，解析请求，如果request是写请求，就写到磁盘里。读的话返回结果。processor会从response中读取响应数据，然后再返回给客户端。这就是Kafka的网络三层架构。 所以如果我们需要对kafka进行增强调优，增加processor并增加线程池里面的处理线程，就可以达到效果。request和response那一块部分其实就是起到了一个缓存的效果，是考虑到processor们生成请求太快，线程数不够不能及时处理的问题。 所以这就是一个加强版的reactor网络线程模型。 finally
集群的搭建会再找时间去提及。这一篇简单地从角色到一些设计的方面讲述了Kafka的一些基础，在之后的更新中会继续逐步推进，进行更加深入浅出的讲解。
作者：说出你的愿望吧
链接：https://juejin.cn/post/6844903999066341384
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