【Kafka】编译 Kafka2.7 源码并搭建源码环境（Ver 2.7.2）

前言

Kafka 是通过 Scala 和 Java共同编写的语言，之所以选择2.7.2的版本是因为这个版本的Kafka是最后一版本保留ZK的版本。

为什么不直接部署最新版代码？

因为过去很长一段时间Kafka都是和ZK配合的，并且有很多成熟项目都使用了带ZK的Kafka，去ZK的Kafka还有不少的路要走。

环境准备

JDK：1.8.0_351
Scala：2.12.8
Gradle：6.6
Zookeeper：3.4.14

Kafka 2.7.2

建议fork一个官方的分支到自己的仓库，方便自己学习的时候添加注释等内容。

地址：https://github.com/apache/kafka

安装JDK 1.8

JDK的教程玩网上有非常多，寻找合适的JDK8的版本即可。

https://www.oracle.com/java/technologies/javase/javase8-archive-downloads.html

安装 Scala 2.12.8

下载

下载地址为：https://www.scala-lang.org/download/2.12.8.html

个人为Win 11，直接下载Windows 安装版本：

个人是window系统，直接点击下一步即可，安装过程这里省略了。

配置 SCALA_HOME

安装完成之后是在对应的操作系统配置环境变量，个人在Path变量中增加SCALA_HOME，并且指定地址即可。因为个人是Windows 安装版本安装，已经自动配置了环境变量。安装完成之后结果如下：

C:\Users\adong>scala -version
Scala code runner version 2.12.8 -- Copyright 2002-2018, LAMP/EPFL and Lightbend, Inc.

安装 gradle 6.6

下载地址：https://services.gradle.org/distributions/

我们选择想要安装的发布版本，gradle-x.x-bin.zip 是需要下载的安装发布版，gradle-x.x-src.zip 是源码，gradle-x.x-all.zip 则是下载全部的文件。这里我选择的是gradle-6.6.1-bin.zip。

配置 Gradle 环境变量

直接把gradle 的安装目录bin地址贴到环境变量的Path当中。

E:\adongstack\mysoft\gradle-6.6.1\bin

然后是在cmd当中验证即可：

C:\Users\adong>gradle -v

Welcome to Gradle 6.6.1!

Here are the highlights of this release:
 - Experimental build configuration caching
 - Built-in conventions for handling credentials
 - Java compilation supports --release flag

For more details see https://docs.gradle.org/6.6.1/release-notes.html


------------------------------------------------------------
Gradle 6.6.1
------------------------------------------------------------

Build time:   2020-08-25 16:29:12 UTC
Revision:     f2d1fb54a951d8b11d25748e4711bec8d128d7e3

Kotlin:       1.3.72
Groovy:       2.5.12
Ant:          Apache Ant(TM) version 1.10.8 compiled on May 10 2020
JVM:          1.8.0_333 (Oracle Corporation 25.333-b02)
OS:           Windows 11 10.0 amd64

安装 Zookeeper 3.4.14

个人建议安装到虚拟机的Linux系统，安装的操作如下：

wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.14/zookeeper-3.4.14.tar.gz

国内的访问速度比较慢，这里直接上外网拖了一个安装包放到网盘，读者根据网盘下载即可：

链接：https://pan.baidu.com/s/1R6zz5pffuwV8D7B-N6PV7Q?pwd=wopn

提取码：wopn

创建 data 文件夹

在Zookeeper 3.4.14的目录当中准备data文件夹。

[zxd@localhost zookeeper-3.4.14]$ mkdir data
mkdir: cannot create directory ‘data’: Permission denied
[zxd@localhost zookeeper-3.4.14]$ sudo mkdir data
[sudo] password for zxd: 
[zxd@localhost zookeeper-3.4.14]$ ls
bin  conf  data  dist-maven

修改 zoo.cfg 中的 data 属性

我们将Zookeeper的数据目录执行刚刚新建的data文件夹。

cd conf
vim zoo_sample.cfg zoo.cfg

vim zoo_sample.cfg zoo.cfg，我们修改相关的配置，默认目录在/tmp/zookeeper，这里个人改为/opt/zookeeper/zookeeper-3.4.14/data

# the directory where the snapshot is stored.
# do not use /tmp for storage, /tmp here is just 
# example sakes.
#dataDir=/tmp/zookeeper
dataDir=/opt/zookeeper/zookeeper-3.4.14/data
# the port at which the clients will connect
clientPort=2181

修改之后我们使用-x 应用修改。

启动Zookeeper

编辑完成之后，进入到安装目录的bin目录当中启动Zookeeper。

[zxd@localhost zookeeper-3.4.14]$ cd bin/
[zxd@localhost bin]$ sudo ./zkServer.sh start 
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper/zookeeper-3.4.14/bin/../conf/zoo.cfg
grep: /opt/zookeeper/zookeeper-3.4.14/bin/../conf/zoo.cfg: No such file or directory
mkdir: cannot create directory ‘’: No such file or directory
Starting zookeeper ... STARTED

发现没有启动成功，根据提示我们需要zoo.cfg的配置，这部分为Zk的内容，这里就直接跳过了。

Kafka 2.7.2 源码下载

下载kafka-2.7.2-src.tgz包之后，解压到对应的目录，接下来需要导入到Idea当中。

导入Idea

下载源码之后在Idea当中导入Kafka项目。

导入项目之后，我们进入到Setting，设置Gradle的Home地址。

这里把Gradle的Home地址设置为自己本机安装的，不使用Iead自带的。

修改 build.gradle

接下来还不能导 jar 包，需要把镜像文件下载服务器更换为国内的私服，否则会相当慢，直接导致 "time out" 报错。进入 kafka 源码包，修改 build.gradle 文件，在原来配置上，添加阿里的私服配置。

下面的内容复制到 build.gradle 文件的对应位置：

maven {
    url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/'
}
maven {
    url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/repositories/jcenter'
}

文件当中查找buildscript可以快速定位。

注意最后需要 调整一下位置，优先从阿里云的库获取：

buildscript {  
  repositories {  
    maven {  
      url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/'  
    }  
    maven {  
      url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/repositories/jcenter'  
    }  
    mavenCentral()  
    jcenter()  
    maven {  
      url "https://plugins.gradle.org/m2/"  
    }  
  
  }
  ......

接着还需要复制到allproject当中：

maven {
    url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/'
}
maven {
    url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/repositories/jcenter'
}

复制到的位置大概如下：

allprojects {  
  
  repositories {  
    maven {  
      url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/'  
    }  
    maven {  
      url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/repositories/jcenter'  
    }  
    mavenCentral()  
  
  }

替换之后耐心等待依赖下载完成：

在依赖安装完成之后，我们可以点一下Idea顶部的小锤子，最后的提示编译成功：

安装 Idea scala 插件

Idea导入源码之后的.scala文件是没有语法提示的，我们安装插件之后可以正常阅读scala的源码：

插件安装完成之后需要重启。访问kafka.scala，如果相关的代码出现颜色和语法提示说明插件安装成功：

选择 scala jdk

如果读者是第一次搭建Kafka和使用scala，大概率会出现下面的提示：

根据提示设置scala jdk的安装目录：

C:\Program Files (x86)\scala\bin

设置完成之后一切就大功告成了。

编译和构建 Kafka 源码

这里个人不太熟悉Idea对于gradle的使用，最后用了gradle的命令进行构建，构建之后出现下面的内容表示正确：

gradle命令是用来下载和更新 Gradle 套件（Gradle Wrapper）的，gradle jar是用 Gradle 套件构建 Kafka 工程，生成 Jar 文件。

下面是使用gradle 命令的结果：

adong@Adong-pc MINGW64 /e/adongstack/project/selfUp/kafka-2.7/kafka-2.7.2-src
$ gradle
Starting a Gradle Daemon, 1 busy Daemon could not be reused, use --status for details

> Configure project :
Building project 'core' with Scala version 2.13.3
Building project 'streams-scala' with Scala version 2.13.3

> Task :help

Welcome to Gradle 6.6.1.

To run a build, run gradle  ...

To see a list of available tasks, run gradle tasks

To see a list of command-line options, run gradle --help

To see more detail about a task, run gradle help --task 

For troubleshooting, visit https://help.gradle.org

Deprecated Gradle features were used in this build, making it incompatible with Gradle 7.0.
Use '--warning-mode all' to show the individual deprecation warnings.
See https://docs.gradle.org/6.6.1/userguide/command_line_interface.html#sec:command_line_warnings

BUILD SUCCESSFUL in 44s
1 actionable task: 1 executed

下面使用gradle jar的编译结果：

adong@Adong-pc MINGW64 /e/adongstack/project/selfUp/kafka-2.7/kafka-2.7.2-src
$ gradle jar

> Configure project :
Building project 'core' with Scala version 2.13.3
Building project 'streams-scala' with Scala version 2.13.3

> Task :clients:processMessages
MessageGenerator: processed 121 Kafka message JSON files(s).

> Task :raft:processMessages
MessageGenerator: processed 1 Kafka message JSON files(s).
<=------------> 12% EXECUTING [2m 6s]

> Task :clients:processTestMessages
MessageGenerator: processed 2 Kafka message JSON files(s).
<==-----------> 21% EXECUTING [3m 10s]

> Task :streams:processMessages
MessageGenerator: processed 1 Kafka message JSON files(s).

Deprecated Gradle features were used in this build, making it incompatible with Gradle 7.0.
Use '--warning-mode all' to show the individual deprecation warnings.
See https://docs.gradle.org/6.6.1/userguide/command_line_interface.html#sec:command_line_warnings

BUILD SUCCESSFUL in 3m 58s
87 actionable tasks: 87 executed

最后使用下面的命令：

gradle clean build -x test

但是这种命令构建过程会出现一些报错，可以把报错所需要的依赖jar包放到下面：

E:\adongstack\project\selfUp\kafka-2.7\kafka-2.7.2-src\gradle\wrapper

要构建整个 Kafka 工程并打包出一个可运行的二进制环境命令如下

gradle clean releaseTarGz

其他构建命令

还有其他gradle的构建命令：

构建 jar包并运行
./gradle jar

构建项目，看你是idea工具还是eclipse
./gradle idea
./gradle eclipse

构建源码包
./gradle srcJar

构建javadoc文档
./gradle aggregatedJavadoc

清理并构建
./gradle clean

单元测试

Kafka当中同样存在很多单元测试，下面是一些核心模块的单元测试命令。

core 模块单元测试：

gradle core:test

client 模块单元测试：

gradle clients:test

模块当中的某个子模块单元测试：

gradle connect:[submodule]:test

Connect 工程下细分了多个子模块，比如 api、runtime 等，需要显式地指定要测试的子模块名才能进行测试。

stream 模块单元测试。

gradle connect:[submodule]:test

个人实际使用之后会发现有部分报错信息：

除了上面的整个模块的单元测试，如果只想要测试某个模块下的某个类，可以使用下面的方法：

单独对某一个具体的测试用例进行测试，比如测试 LogTest 类：

gradle core:test --tests kafka.log.LogTest

个人的执行结果如下：

$ gradle core:test --tests kafka.log.LogTest

> Configure project :
Building project 'core' with Scala version 2.13.3
Building project 'streams-scala' with Scala version 2.13.3

> Task :core:test
kafka.log.LogTest.testLogDelete failed, log available in E:\adongstack\project\selfUp\kafka-2.7\kafka-2.7.2-src\core\build\reports\testOutput\kafka.log.LogTest.testLogDelete.test.stdout

kafka.log.LogTest > testLogDelete FAILED
    org.apache.kafka.common.errors.KafkaStorageException: Error while deleting log for kafka-936488 in dir C:\Users\adong\AppData\Local\Temp\kafka-7162272829353105740

        Caused by:
        java.nio.file.FileSystemException: C:\Users\adong\AppData\Local\Temp\kafka-7162272829353105740\kafka-936488\00000000000000000000.timeindex -> C:\Users\adong\AppData\Local\Temp\kafka-7162272829353105740\kafka-936488\00000000000000000000.timeindex.deleted: ▒▒һ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ʹ▒ô▒▒ļ▒▒▒▒▒▒▒▒޷▒▒▒▒ʡ▒

Kafka目录结构

bin 目录：保存 Kafka 工具行脚本，我们熟知的 kafka-server-start 和 kafka-consoleproducer 等脚本都存放在这。

clients 目录：保存 Kafka 客户端代码，比如生产者和消费者的代码都在该目录下。

config 目录：保存 Kafka 的配置文件，其中比较重要的配置文件是 server.properties。

connect 目录：保存 Connect 组件的源代码。Kafka Connect 组件是用来实现 Kafka 与外部系统之间的实时数据传输的。

core 目录：保存 Broker 端代码。Kafka 服务器端代码全部保存在该目录下。

streams 目录：保存 Streams 组件的源代码。Kafka Streams 是实现 Kafka 实时流处理的组件。

server 目录：顾名思义，它是 Kafka 的服务器端主代码，里面的类非常多，很多关键的 Kafka 组件都存放在这里，比如状态机、Purgatory 延时机制等。

Kafka Streams is a client library for building applications and microservices, where the input and output data are stored in Kafka clusters.

提供一个基于 Kafka 的流式处理类库，直接提供具体的类给开发者调用，整个应用的运行方式主要由开发者控制，方便使用和调试。

Kafka Streams 是一个用来构建流处理程序的库，特别是其输入是一个 Kafka topic，输出是另一个 Kafka topic 的程序（或者是调用外部服务，或者是更新数据库，或者其它）。它使得你以一种分布式以及容错的方式来做这件事情。

coordinator 包：保存了消费者端的 GroupCoordinator 代码和用于事务的 TransactionCoordinator 代码。对 coordinator 包进行分析，特别是对消费者端的 GroupCoordinator 代码进行分析，是我们弄明白 Broker 端协调者组件设计原理的关键。

其他目录结构

除了上面的核心目录之外，我们还可以在项目根路径看到一些其他模块：

network 包：封装了 Kafka 服务器端网络层的代码，特别是 SocketServer.scala 这个文件，是 Kafka 实现 Reactor 模式的具体操作类，非常值得一读。

consumer 包：后面会丢弃该包，用 clients 包下 consumer 相关类代替。

tools 包：工具类。

log 包：保存了 Kafka 最核心的日志结构代码，包括日志、日志段、索引文件等, 另外，该包下还封装了 Log Compaction 的实现机制，是非常重要的源码包。

checkstyle 目录：代码规范，自动化检测。

Checkstyle 是什么，类似于代码规范的自动化检测插件，国内最为经典的是阿里巴巴的规约插件，而最出名的检查插件为 google style guide，Checkstyle 就是以类似这种风格开发出的一个自动化插件，来辅助判断代码格式是否满足规范。

该目录下的文件定义了工程代码格式的规范，我们可以在 build.gradle 中看到相关 checkstyle 的配置和自动化代码格式化配置：

checkstyle 配置（build.gradle）

def checkstyleConfigProperties(configFileName) {  
  [importControlFile: "$rootDir/checkstyle/$configFileName",  
   suppressionsFile: "$rootDir/checkstyle/suppressions.xml",  
   headerFile: "$rootDir/checkstyle/java.header"]  
}

checkstyle {  
  configProperties = checkstyleConfigProperties("import-control-core.xml")  
}

connect 目录：保存 Connect 组件的源代码。 Kafka Connect 组件是用来实现 Kafka 与外部系统之间的实时数据传输的。

docs 目录：Kafka 设计文档以及组件相关结构图。

examples 目录：Kafka 样例相关目录。

gradle 目录：gradle 的脚本和依赖包定义等相关文件。

jmh-benchmarks 目录：Kafka 代码微基准测试相关类。

JMH，即 Java Microbenchmark Harness，是专门用于代码微基准测试的工具套件。Micro Benchmark 是什么意思？简单的来说就是基于方法层面的基准测试，精度可以达到微秒级。当你定位到热点方法，希望进一步优化方法性能的时候，就可以使用 JMH 对优化的结果进行量化的分析。

JMH 比较典型的应用场景有：

准确的知道某个方法需要执行多长时间，以及执行时间和输入之间的相关性；
对比接口不同实现在给定条件下的吞吐量，找到最优实现。

kafka-logs 目录：server.properties 文件中配置 log.dirs 生成的目录。

log4j-appender 目录：

A log4j appender that produces log messages to Kafka

这个目录里面就一个 KafkaLog4jAppender 类。

raft 目录：raft 一致性协议相关模块。

tests 目录：此目录的内容介绍如何进行 Kafka 系统集成和性能测试。

tools 目录：工具类模块。

vagrant 目录：介绍如何在 Vagrant 虚拟环境中运行 Kafka，提供了相关的脚本文件和说明文档。

Vagrant 是一个基于 Ruby 的工具，用于创建和部署虚拟化开发环境。它使用 Oracle 的开源 VirtualBox 虚拟化系统，使用 Chef 创建自动化虚拟环境。

参考

https://segmentfault.com/a/1190000040790524