• Kafka 存储机制


    • producer以及consumer如何知道该去哪个broker传送以及消费数据

      producer可以指定一个或者多个broker的信息(ip:port),来获取kafka集群的元信息(最好多指定几个,否则这个broker连接不上了,就over了)。每个broker,topic有多少partition,每个partition在哪个broker上,该信息会存储到broker的内存之中进行维护。而consumer是通过连接ZK,发现kafka集群的元信息,从而找到了对应的数据位置

    • 存储文件路径

       存储文件路径见配置.

    root@root:/usr/local/kafka/kafka_2.12-2.0.0/config# cat server.properties | grep log.dir
    log.dirs=/usr/local/kafka/kafka_2.12-2.0.0/logs

      在kafka集群中,每个broker中有多个topic。在每个topic中又有多个partition,每个partition为一个分区。kafka的分区命名规则为topic的名称+有序序号,这个序号从0开始依次增加,如test-0

    root@root:/usr/local/kafka/kafka_2.12-2.0.0/logs$ cd test-0
    root@root:/usr/local/kafka/kafka_2.12-2.0.0/logs/test-0$ ll
    total 48
    drwxr-xr-x  2 root root     4096 Mar 18 21:54 ./
    drwxr-xr-x 60 root root    36864 Mar 23 20:24 ../
    -rw-r--r--  1 root root 10485760 Mar 18 21:08 00000000000000000000.index
    -rw-r--r--  1 root root      222 Mar 18 21:58 00000000000000000000.log
    -rw-r--r--  1 root root 10485756 Mar 18 21:08 00000000000000000000.timeindex
    -rw-r--r--  1 root root        8 Mar 18 21:54 leader-epoch-checkpoint

      每一个partion(文件夹)会存储多个大小相等segment(段)数据文件,segment文件生命周期由服务端配置參数log.segment.bytes决定
      segment文件由2大部分组成,分别为index file和data file,后缀”.index”和“.log”分别表示为segment索引文件、数据文件
      segment文件命名规则:partion全局的第一个segment从0开始,后续每个segment文件名为上一个segment文件最后一条消息的offset值。数值最大为64位long大小,19位数字字符长度,没有数字用0填充

      由于是对segment文件追加写,故实现了对磁盘文件的顺序写,避免磁盘随机写时的磁盘寻道的开销,同时由于是追加写,故写入速度与磁盘文件大小无

    • segment数据文件存储结构

           data file由许多message组成。物理结构如下图所示:

                        

    关键字 解释说明
    8 byte offset offset在parition(分区)内的每条消息都有一个有序的id号,这个id号被称为偏移(offset),它可以唯一确定每条消息在parition(分区)内的位置。即offset表示partiion的第多少message
    4 byte message size message大小
    4 byte CRC32 用crc32校验message
    1 byte “magic" 表示本次发布Kafka服务程序协议版本号
    1 byte “attributes" 表示为独立版本、或标识压缩类型、或编码类型。
    4 byte key length 表示key的长度,当key为-1时,K byte key字段不填
    K byte key 可选
    value bytes payload 表示实际消息数据。

     

    • segment索引文件存储结构

            OffsetIndex索引文件的格式: 每一个索引项为8字节,其中相对offset占用4字节,消息的物理地址(position)占用4个字节.这样就实现了相对offset与物理地址的映射。

           相对offset表示消息相对于baseOffSet的偏移量,例如分段后的一个日志文件的baseOffset是32450,它的文件名就是32450.log,那么offset为32455的消息在相对offset就是32455-32450 = 5。

           position,表示该条Message在数据文件中的绝对位置。只要打开文件并移动文件指针到这个position就可以读取对应的Message了。index文件中并没有为数据文件中的每条Message建立索引,而是采用了稀疏存储的方式,每隔一定字节的数据建立一条索引。这样避免了索引文件占用过多的空间,从而可以将索引文件保留在内存中。

       index<—->data file对应关系物理结构如下:

          

     

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