Kafka程式碼解析

豐澤發表於2018-10-11
一、Kafka名詞解釋和工作方式
    1.1:Producer :訊息生產者,就是向kafka broker發訊息的客戶端。
    1.2:Consumer :訊息消費者,向kafka broker取訊息的客戶端
    1.3:Topic :可以理解為一個佇列。
    1.4:Consumer Group (CG):這是kafka用來實現一個topic訊息的廣播(發給所有的consumer)和單播(發給任意一個consumer)的手段。一個topic可以有多個CG。topic的訊息會複製(不是真的複製,是概念上的)到所有的CG,但每個partion只會把訊息發給該CG中的一個consumer。如果需要實現廣播,只要每個consumer有一個獨立的CG就可以了。要實現單播只要所有的consumer在同一個CG。用CG還可以將consumer進行自由的分組而不需要多次傳送訊息到不同的topic。
    1.5:Broker :一臺kafka伺服器就是一個broker。一個叢集由多個broker組成。一個broker可以容納多個topic。
    1.6:Partition:為了實現擴充套件性,一個非常大的topic可以分佈到多個broker(即伺服器)上,一個topic可以分為多個partition,每個partition是一個有序的佇列。partition中的每條訊息都會被分配一個有序的id(offset)。kafka只保證按一個partition中的順序將訊息發給consumer,不保證一個topic的整體(多個partition間)的順序。
    1.7:Offset:kafka的儲存檔案都是按照offset.kafka來命名,用offset做名字的好處是方便查詢。例如你想找位於2049的位置,只要找到2048.kafka的檔案即可。當然the first offset就是00000000000.kafka。

二、Consumer與topic關係?本質上kafka只支援Topic

  2.1:每個group中可以有多個consumer,每個consumer屬於一個consumer group;
通常情況下,一個group中會包含多個consumer,這樣不僅可以提高topic中訊息的併發消費能力,而且還能提高"故障容錯"性,如果group中的某個consumer失效那麼其消費的partitions將會有其他consumer自動接管。
  2.2:對於Topic中的一條特定的訊息,只會被訂閱此Topic的每個group中的其中一個consumer消費,此訊息不會傳送給一個group的多個consumer;
那麼一個group中所有的consumer將會交錯的消費整個Topic,每個group中consumer訊息消費互相獨立,我們可以認為一個group是一個"訂閱"者。
  2.3:在kafka中,一個partition中的訊息只會被group中的一個consumer消費(同一時刻);
一個Topic中的每個partions,只會被一個"訂閱者"中的一個consumer消費,不過一個consumer可以同時消費多個partitions中的訊息。
  2.4:kafka的設計原理決定,對於一個topic,同一個group中不能有多於partitions個數的consumer同時消費,否則將意味著某些consumer將無法得到訊息。
  2.5:kafka只能保證一個partition中的訊息被某個consumer消費時是順序的;事實上,從Topic角度來說,當有多個partitions時,訊息仍不是全域性有序的。

三、Kafka訊息的分發,Producer客戶端負責訊息的分發。
3.1:kafka叢集中的任何一個broker都可以向producer提供metadata資訊,這些metadata中包含"叢集中存活的servers列表"/"partitions leader列表"等資訊;
3.2:當producer獲取到metadata資訊之後, producer將會和Topic下所有partition leader保持socket連線;
3.3:訊息由producer直接通過socket傳送到broker,中間不會經過任何"路由層",事實上,訊息被路由到哪個partition上由producer客戶端決定;
    比如可以採用"random""key-hash""輪詢"等,如果一個topic中有多個partitions,那麼在producer端實現"訊息均衡分發"是必要的。
3.4:在producer端的配置檔案中,開發者可以指定partition路由的方式。
3.5:Producer訊息傳送的應答機制:
    設定傳送資料是否需要服務端的反饋,三個值0,1,-1。
    0: producer不會等待broker傳送ack。 
    1: 當leader接收到訊息之後傳送ack。
   -1: 當所有的follower都同步訊息成功後傳送ack。
        request.required.acks=0。

四、Consumer的負載均衡:
當一個group中,有consumer加入或者離開時,會觸發partitions均衡.均衡的最終目的,是提升topic的併發消費能力:
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