kafka工作流程分析-生产过程

 

Kafka 生产过程分析
写入方式
producer 采用推（push）模式将消息发布到 broker，每条消息都被追加（append）到分区（patition）中，属于顺序写磁盘（顺序写磁盘效率比随机写内存要高，保障 kafka 吞吐率）。

分区（Partition）
消息发送时都被发送到一个 topic，其本质就是一个目录，而 topic 是由一些 Partition Logs(分区日志)组成，其组织结构如下图所示：

我们可以看到，每个Partition 中的消息都是有序的，生产的消息被不断追加到Partition log 上，其中的每一个消息都被赋予了一个唯一的 offset 值。
1）分区的原因
（1）方便在集群中扩展，每个 Partition 可以通过调整以适应它所在的机器，而一个
topic 又可以有多个 Partition 组成，因此整个集群就可以适应任意大小的数据了；

（2）可以提高并发，因为可以以 Partition 为单位读写了。

2）分区的原则
（1）指定了 patition，则直接使用；
（2）未指定 patition 但指定 key，通过对 key 进行 hash 出一个 patition
（3）patition 和 key 都未指定，使用轮询选出一个 patition。

DefaultPartitioner 类
public int partition( String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[]
			      valueBytes, Cluster cluster )
{
		List	partitions=cluster.partitionsForTopic(topic);
		int	numPartitions = partitions.size();
		if (keyBytes == null )
		{
			int	nextValue = nextValue( topic );
			List	availablePartitions	=
				cluster.availablePartitionsForTopic( topic );
			if (availablePartitions.size() > 0 )
			{
				int part = Utils.toPositive( nextValue ) % availablePartitions.size();
				return(availablePartitions.get( part ).partition() );
			} else {
				/* no partitions are available, give a non-available partition */
				return(Utils.toPositive( nextValue ) % numPartitions);
			}
		} else {
			/* hash the keyBytes to choose a partition */
			return(Utils.toPositive( Utils.murmur2( keyBytes ) ) % numPartitions);
		}
}

副本（Replication）
同一个 partition 可能会有多个 replication （ 对 应 server.properties 配置中的default.replication.factor=N）。没有 replication 的情况下，一旦 broker 宕机，其上所有patition 的数据都不可被消费，同时 producer 也不能再将数据存于其上的 patition。引入replication 之后，同一个partition 可能会有多个replication，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replication 作为follower 从 leader 中复制数据。

写入流程
producer 写入消息流程如下：

1）producer 先从 zookeeper 的 "/brokers/.../state"节点找到该 partition 的 leader
2）producer 将消息发送给该 leader
3）leader 将消息写入本地 log
4）followers 从 leader pull 消息，写入本地 log 后向 leader 发送 ACK
5）leader 收到所有 ISR 中的 replication 的 ACK 后，增加 HW（high watermark，最后 commit的 offset）并向 producer 发送 ACK