kafka日志索引存储及Compact压实机制深入剖析-kafka 商业环境实战

1 kafka日志特点

kafka日志不是松散的结构化请求日志，错误日志或其他日志。
类似于关系型数据库中的记录，只能按照时间顺序在日志尾部追加写入日志，存储的不可能是原生消息，而是消息集合或者消息batch(10版V2)。
每一条日志都会被分配一个唯一的且顺序增加的记录号，作为定位该消息的位移标识。
kafka的日志设计都是以分区为单位进行的。
对于每一个分区日志都会进一步细分为日志段（log segment file）以及日志段索引文件。每个目录下面有三个日志文件，xxx.log是消息集文件， xxx.index 偏移量索引文件，xxx.timeindex 时间戳索引文件:
```
  00000000000000000000.index  00000000000000000000.log  00000000000000000000.timeindex
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kafka日志是按照topic来组织的，每个topic可以分成多个的partition。名字为topic-分区号，即：page_visits-0。比如：有5个partition的名为page_visits的topic的目录结构为：

kafka topic 对应的 partition是分段的，每个段叫LogSegment，包括了一个数据文件和一个索引文件，下图是某个partition目录下的文件：
注意第二条消息368769.log表示该日志段的第一条消息位移是368769，同时也说明上一个日志段包含了368768条消息。
日志段文件的大小是有上限的，默认大小是1GB，当日志段文件填满记录后，kafka会创建一组新的日志段文件和索引文件。
kafka 分区日志还包含.index和.timeindex。注意这里的.index索引是稀疏索引（Sparse index file）,默认是日志写入大小达到4KB时，才会在.index中增加一个索引项。可以通过log.index.interval.bytes来设置这个间隔大小。
索引文件的打开方式：只读模式和读写模式。当前日志段的索引文件可以以读写模式打开，非当前的日志段文件只能以只读方式打开。
索引文件的大小默认值是10MB，可以通过参数log.index.size.max.bytes来设置索引文件的最大文件大小。
索引文件项格式如下所示，要求每一个索引项必须占用8个字节，log.index.size.max.bytes且必须是8的整数倍，否则会回退到8的整数倍。

举例如下：若用户需要查找相对位移为4的消息，那么首先会通过二分查找算法找到小于4的最大索引项是4597。那么kafka就会从.log文件中从4597开始查找，直到最后找到4597。如果想要增加索引项的密度。可以设置log.index.interval.bytes，默认是4KB。

2 日志留存清理策略

2.1 日志的留存

log.retention.bytes 删除前日志文件允许保存的最大值，默认是-1，表示kafka不会对log进行大小方面的限制。

log.retention.hours 日志保存的时间，可以选择 hours,minutes和ms。默认是7天。

2.2 日志的清理和压实Compact

针对每个消息的key进行整合，对于有相同key的的不同value值，只保留最后一个版本

log.cleanup.policty

日志清理保存的策略只有delete和compact两种，其中delete是默认值，就是日志留存的机制决定的。另外一个是compact则解决的是压实问题。从0.10.1.0版本开始，可以同时指定两种策略：log.cleanup.policty =delete,compact 表示可以同时为Topic执行普通的留存策略，也对其执行log comaction策略。
log.cleaner.enable:

表示开启日志清理机制，自0.9开始默认为true。若要使用compact,则必须设置log.cleaner.enable=true
log.cleaner.min.compaction.lag.ms:

默认是0，表示除了当前日志段，所有日志段都是可以清理的。但是假如设置log.cleaner.min.compaction.lag.ms=10min，则下午2点为当前时间，13:50之后的日志段不被清理。

2.3 日志的合并

经过一次次清理后，各个segment大小会慢慢变小。为了避免日志目录下有过多的小文件，kafka在每次日志清理后会进行小文件日志合并。kafka会保证合并后的segment大小不超过segmentSize(通过log.segments.bytes设置，默认值是1G)，且对应的索引文件占用大小之和不超过maxIndexSize（可以通过broker端参数log.index.interval.bytes设置，默认值为10MB）

3 结语

愉快的周末即将结束，挣扎完后，依然需要昂首前行，辛苦成文，各自珍惜！谢谢！

秦凯新 201811252328