首页 > 其他分享 >Kafka 集群架构

Kafka 集群架构

时间:2024-04-08 13:59:09浏览次数:23  
标签:架构 Partition Broker Kafka Topic 集群 Consumer Leader

Kafka集群架构设计旨在提供高吞吐量、低延迟、容错性和可扩展性的消息传递服务。以下是Kafka集群架构的关键组成部分及其工作原理:

核心组件

Broker

Broker是Kafka集群中的一个独立服务器实例。每个Broker负责维护一部分Topic的Partition,并提供消息的接收、存储、检索和转发服务。Kafka集群通常由多个Broker构成,以实现数据的分布式存储和处理能力。

Topic & Partition

Topic是消息的逻辑分类,每个Topic可以被划分为多个Partition。Partition是Topic的物理分割单元,每个Partition内部的消息按顺序存储,并具有唯一的offset。Partition的存在允许Kafka进行并行处理,因为不同的Partition可以在不同的Broker上独立读写。

Replication

每个Partition都有一组Replicas(副本),其中一个是Leader Replica,其余的是Follower Replicas。Leader Replica负责处理所有针对该Partition的读写请求。Follower Replicas被动地从Leader Replica同步数据,保持与Leader的数据一致。这种多副本机制提供了数据冗余,确保在Broker故障时,Partition的Leader可以快速切换到健康的Follower上,保持服务可用。

Producer

Producer(生产者)应用程序负责生成消息并将其发送到Kafka集群。Producer可以选择直接将消息发送到特定Partition的Leader,或者由Kafka根据预定义的分区策略自动路由消息。Producer可以批量发送消息以提高效率,并支持事务以保证消息的原子性和一致性。

Consumer

Consumer(消费者)应用程序订阅Topic并从Broker中拉取消息进行处理。消费者可以独立消费,也可以组织成Consumer Groups。同一组内的消费者共同订阅Topic,Kafka会将Topic的Partitions均匀分配给组内成员,确保每个Partition只被一个消费者消费。这实现了消息的并行处理和负载均衡。

Consumer Group Management

Kafka通过内置的Group Coordinator服务管理Consumer Group。当Consumer加入、离开组或发生故障时,Group Coordinator触发Rebalance过程,重新分配Partition的消费权,确保消息的连续消费和负载均衡。

Metadata Service

Kafka集群中的Broker之间以及与外部客户端(Producer和Consumer)之间的交互依赖于元数据服务。元数据包括Topic列表、Partition信息、Leader Replica位置等。现代Kafka版本通常使用内置的KRaft协议(Kafka Raft-based replication)或早先版本的ZooKeeper服务来管理元数据和协调集群状态。

集群工作流程

  1. 消息生产

    • Producer将消息发送到指定Topic的Partition(或由Kafka自动选择)。
    • 消息首先到达该Partition的Leader Replica所在的Broker。
    • Leader Replica确认消息写入,并将消息复制到其对应的Follower Replicas,确保数据持久化和复制。
  2. 消息消费

    • Consumer加入Consumer Group并订阅Topic。
    • Group Coordinator为Consumer分配Partition的消费权。
    • Consumer从分配到的Partition的Leader Replica拉取消息,并定期提交已消费的offset。
  3. 故障恢复

    • 若Broker故障导致Partition的Leader不可用,剩余的Follower Replicas通过内部选举选出新的Leader。
    • Consumer Group触发Rebalance,消费者重新连接到新的Leader继续消费。
    • 元数据服务更新Leader信息,确保Producer和Consumer能够找到正确的Broker进行消息交互。

集群扩展与管理

  • 水平扩展:通过增加Broker节点和相应地增加Topic的Partition数量,可以线性提升Kafka集群的处理能力和存储容量。

  • 监控与运维:Kafka提供丰富的监控指标和日志,便于运维人员监控集群健康状况、资源使用情况和性能指标,及时进行故障排查和性能调优。

  • 安全与权限管理:Kafka支持多种安全措施,如SSL/TLS加密、SASL身份验证、ACL(Access Control List)权限控制等,确保数据在传输和存储过程中的安全性。

综上所述,Kafka集群架构包括Broker、Topic与Partition、Replication、Producer、Consumer、Consumer Group Management、Metadata Service等核心组件,通过这些组件的协同工作,实现高效、可靠、可扩展的消息流处理。集群支持消息的高吞吐量生产、顺序消费、容错处理、跨数据中心复制等功能,适用于大数据集成、实时流处理、事件驱动架构等多种应用场景。

标签:架构,Partition,Broker,Kafka,Topic,集群,Consumer,Leader
From: https://blog.csdn.net/qq_33240556/article/details/137496079

相关文章

  • Kafka 安装步骤
    安装ApacheKafka通常涉及到以下几个步骤,下面提供一个通用的安装指南。请注意,具体的安装步骤可能会因操作系统类型(如Linux、Windows)、Kafka版本、依赖项版本以及具体环境要求(如是否使用ZooKeeper)等因素有所不同。这里以在Linux环境下安装Kafka为例,假设您已经安装了Java运行......
  • Kafka 与Spark的集成
    ApacheKafka与ApacheSpark可以进行深度集成,实现从Kafka中读取实时流数据,并利用Spark的分布式计算能力进行高效的数据处理和分析。以下是如何将Kafka与Spark(特别是SparkStreaming或StructuredStreaming)进行集成的示例:1.SparkStreaming与Kafka集成对于Spark2.x之前的......
  • 构建高性能,可伸缩,高可用,安全,自动化,可溯源,整体式应用构架体系【0到1架构系列】
    系统架构图高性能,可伸缩,高可用,安全,自动化,可溯源构架-----------------------目录------------------------------------1.1系统架构图-----------------------前置------------------------------------2.1ESXI6.5零基础从安装到批量生成/管理虚拟机简易教程--------......
  • Hadoop集群下的wordcount运行出错类型及解决方法
    1、启动wordcont程序显示异常:原因:2、显示服务器连接不成功:原因:虚拟机配置问题,导致yarn服务没有启动3、运行结果不正确:原因:暂未发现,求解答......
  • 为什么测试要了解系统架构
    前段时间星球群里大家聊起了系统架构相关的话题。有同学说现在测试面试太难了,既要懂业务,又要写代码,更要懂系统架构,对常用的中间件也要有所了解,最好是有一定的使用经验,学不完,根本学不完。事实真的是这样吗?从我的观察来说,上述的要求在一些知名互联网企业确实有这些要求,如果你在面......
  • 指令集架构
    英文缩写:ISA指令集架构,InstructionSetArchitecture CISC复杂指令集计算机,ComplexInstructionSetComputer RISC精简指令集计算机,ReducedInstructionSetComputer EPIC显性并行指令计算,ExplicitlyParallelInstructionComputingMMX多媒体扩展指令集,MultiMediaExtended......
  • 论基于架构的软件设计方法(ABSD)及应用(系统架构师2024最新版)
    须知哈喽,大家订阅专栏后可以私信添加博主获得一对一论文,以及案例分析指导。论文可以直接背下来考试用,感谢支持 文章目录须知摘要部分:正文部分:创作指导 摘要部分:本文以某银行统一收单平台项目为例,主要论述了ABSD方法在该项目中的具体应用。2020年1月,我参与......
  • Kafka原理剖析之「位点提交」
    一、背景Kafka的位点提交一直是Consumer端非常重要的一部分,业务上我们经常遇到的消息丢失、消息重复也与其息息相关。位点提交说简单也简单,说复杂也确实复杂,没有人能用一段简短的话将其说清楚,最近团队生产环境便遇到一个小概率的报错“Offsetcommitfailedwitharetriablee......
  • Redis的前世今生(内存管理、持久化、高可用、集群 详解)一看就懂
    Redis的诞生:    redis的诞生和mysql脱不了关系,在redis还未出现时,用户的每次请求都是直接访问mysql,渐渐的人们发现,请求大部分都是读操作,而且很多都是重复的数据,磁盘的i/o是很慢的,所以人们就想,能不能学学cpu建立的缓存机制,mysql也搞一个缓存,就这样一个基于内存的数据库......
  • scrapy 介绍,架构介绍(框架)
     scrapy介绍 #1通用的网络爬虫框架,爬虫界的django#2scrapy执行流程5大组件-引擎(EGINE):大总管,负责控制数据的流向-调度器(SCHEDULER):由它来决定下一个要抓取的网址是什么,去重-下载器(DOWLOADER):用于下载网页内容,并将网页内......