kafka基本概念
Producer: 消息和数据的生产者，向Kafka的一个topic发布消息的进程/代码/服务
Consumer: 消息和数据的订阅者，订阅数据(topic)并且处理其发布的消息的进程/代码/服务
Consumer Group: 逻辑概念，对于同一个topic，会广播给不同的group，一个group中，只有一个consumer可以消费该消息
Broker: 物理概念，Kafka集群中的每个Kafka节点
Topic: 逻辑概念，Kafka消息的类别，对数据进行区分 隔离
Partition: 物理概念，Kafka下数据存储的基本单元。一个Topic的数据，会被分散存储到多个Partition，每个Partition是有序的
Replication: 同一个Partition可能会有多个Replica，多个Replica之间数据是一样的
Replication Leader: 一个Partition的多个Replica上，需要一个Leader负责该Partition上与Producer和Consumer交互
ReplicaManager: 负责管理当前broker所有分区和副本的信息，处理KafkaController发起的一些请求，副本状态的切换、添加/读取消息等
kafka概念延伸
Partition
- 每一个Topic被切分为多个Partitions
- 消费者数目少于或等于Partition的数目
- Broker Group中的每一个Broker保存Topic的一个或多个Partitions
- Consumer Group中的仅有一个Consumer读取Topic的一个或多个Partitions，一个partition只能被一个Consumer消费
Replication
- 当集群中有Broker挂掉的情况，系统可以主动地使Replicas提供服务
- 系统默认设置每一个Topic的replication系数为1，可以在创建Topic时单独设置
Replication特点
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Replication的基本单位是Topic的Partition
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所有的读和写都从Leader进，Follwers只是作为备份
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Follower必须能够及时复制Leader的数据
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增加容错性与可扩展性
kafka基本结构
Kafka消息结构
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OfferSet:记录消息的偏移量
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Length:记录的是整条消息的长度
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CRC32:校验字段，校验信息的完整性
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Magic:特定数字，判断数据是否属于Kafka,不属于就直接丢弃
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attributes:(可选）记录的是数据的多个属性，是一个枚举值
kafka特点
Kafka的特点：分布式
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多分区
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多副本
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多订阅者
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基于ZooKeeper调度
kafka特点：高性能
- 吞吐量高
- 并发高
- 低延时
- 时间复杂度为O(1)
kafka特点：持久性与扩展性
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数据可持久化
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容错性
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支持在线水平扩展
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消息自动平衡
Kafka应用场景：
- 消息队列
- 行为跟踪
- 元信息监控（运维性质）
- 日志收集
- 流处理
- 事件源
- 持久性日志（commit log）
Kafka简单案例
- 下载与安装
- Zookeeper下载：
- Kafka下载
- 安装：解压，配置环境变量
- Mac便捷安装 brew install kafka
启动zookeeper命令: zookeeper-server-start /usr/local/etc/kafka/zookeeper.properties
进入kafka安装目录，cd /usr/local/Cellar/kafka/1.1.0/
启动kafka命令：./bin/kafka-server-start /usr/local/etc/kafka/server.properties
创建Topic：./bin/kafka-topics --create --zookeeper localhost:2181--replication-factor 1 --partitions 3 --topic imooc-kafka-topic
查看Topic：./bin/kafka-topics --list --zookeeper localhost:2181
启动kafka生存者：./bin/kafka-console-producer --broker-list localhost:9092 --topic imooc-kafka-topic
启动kafka消费者：./bin/kafka-console-consumer --bootstrap-server localhost:9092 --topic imooc-kafka-topic --from-beginning
Kafka消息事务
数据传输的事务定义
- 最多一次：消息不会被重复发送，最多被传输一次，但也有可能一次不传输
- 最少一次：消息不会被漏发送，最少被传输一次，但也有可能被重复传输
事务保证
- 内部重试问题：Procedure幂等处理
- 多分区原子写入
事务保证-避免僵尸实例
- 每个事务Producer分配一个transactional.id，在进程重新启动时能够识别相同的Producer实例
- Kafka增加了一个与transactional.id相关的epoch，存储每个transactional.id内部元数据
- 一旦epoch被触发，任何具有相同的transactional.id和更旧的epoch的Producer被视为僵尸，Kafka会拒绝来自这些Producer的后续事务性写入
Kafka高级特性-零拷贝
- 网络传输持久性日志块
- Java Nio channel.transforTo()方法
- Linux sendfile系统调用
文件传输到网络的公共数据路径
- 操作系统将数据从磁盘读入到内核空间的页缓存
- 应用程序将数据从内核空间读入到用户空间缓存中
- 应用程序将数据写回到内核空间到socket缓存中
- 操作系统将数据从socket缓存区复制到网卡缓存区，以便将数据经网络发出
零拷贝过程
- 操作系统将数据从磁盘读入到内核空间的页缓存
- 将数据的位置和长度的信息的描述符增加至内核空间(socket缓存区)
- 操作系统将数据从内核拷贝到网卡缓存区，以便将数据经网发出