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kafka学习

时间:2024-08-19 15:06:56浏览次数:11  
标签:topic log ## Kafka 学习 ms kafka

kafka 学习

kafka 应用场景

Kafka入门实战教程(1)基础概念与术语 - EdisonZhou - 博客园 (cnblogs.com)

kafka 设计

kafka 架构图

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架构图来源一文带你搞懂 Kafka 的系统架构(深度好文,值得收藏)_kafka架构-CSDN博客

kafka 名词解释

Broker一台kafka服务器就是一个broker。一个集群由多个broker组成。一个broker可以容纳多个topic。

partition:为了实现扩展性,一个非常大的topic可以分布到多个broker(即服务器)上,一个topic可以分为多个partition

假设一个topic可能分为10个分区,kafka内部会根据一定的算法把10分区尽可能均匀分布到不同的服务器上,比如:A服务器负责topic的分区1,B服务器负责topic的分区2,在此情况下,Producer发消息时若没指定发送到哪个分区的时候,kafka就会根据一定算法上个消息可能分区1,下个消息可能在分区2。

副本:Replica。Kafka 中同一条消息能够被拷贝到多个地方以提供数据冗余,这些地方就是所谓的副本。副本还分为领导者副本和追随者副本,各自有不同的角色划分。副本是在分区层级下的,即每个分区可配置多个副本实现高可用。

生产者:Producer。向主题发布新消息的应用程序。

消费者:Consumer。从主题订阅新消息的应用程序。

消费者位移:Consumer Offset。表征消费者消费进度,每个消费者都有自己的消费者位移。

消费者组:Consumer Group。多个消费者实例共同组成的一个组,同时消费多个分区以实现高吞吐。

kafka 为什么要有 topic

​ 在一个小型电商项目中,如果订单模块和商品模块都需要使用消息队列。两个模块中的消息一个是订单信息,一个是商品的描述消息。两种消息肯定不是同一类的消息,它们消息内容不一样、结构不一样、并且分别有自己的生产者群体和消费者群体。

​ Kafka消息系统是一个庞大的系统,不可能针对两个模块都各自搭建一套kafka消息系统。那么如何在一套消息系统中为多个模块提供服务。那就要对不同类型的消息进行逻辑分类,具体分类的方式就是用Topic进行区分,不同类别的消息具有不同的Topic。

原文链接:https://blog.csdn.net/loongkingwhat/article/details/122117871

kafka 既然有了topic 为啥还要 partition 分区

**负载均衡 和并行处理能力 **

一个topic对应的消息集在分布式集群服务组中,就会分布不均匀,即可能导致某台服务器A记录当前topic的消息集很多,若此topic的消息压力很大的情况下,服务器A就可能导致压力很大,吞吐也容易导致瓶颈。

​ 有了分区后,假设一个topic可能分为10个分区,kafka内部会根据一定的算法把10分区尽可能均匀分布到不同的服务器上,比如:A服务器负责topic的分区1,B服务器负责topic的分区2,在此情况下,Producer发消息时若没指定发送到哪个分区的时候,kafka就会根据一定算法上个消息可能分区1,下个消息可能在分区2。

防止单台服务器挂掉,实现负载均衡:不同分区存储相同的 topic 消息

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kafka 消费者组

多个消费者实例共同组成的一个组,组内每个消费者并行消费以实现高吞吐。但需要注意的是,每个partition只会由组内固定的一个消费者进行消费

一个topic的partition只能由同一个消费组内的一个consumer来消费,group内部是“共享订阅、提高性能”。

当然,该分区partition还可以被分配给其他group各group间是“各自消费,互不影响

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partition数目 > 消费者数目

只有一个消费者时,消费者1将收到4个分区的全部消息。当有两个消费者时,每个消费者将分别从两个分区接受消息

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partition数目 = 消费者数目

当有四个消费者时,每个消费者都可以接受一个分区的消息

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partition数目 < 消费者数目

有五个消费者时,会有闲置的消费者
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两个或多个消费者组

消费者群组之间是互不影响的,每个消费者群组内部仍然按照上面的策略进行消息消费

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kafka中Topic、Partition、Groups、Brokers概念辨析_kafka topic group-CSDN博客

Kafka入门实战教程(1)基础概念与术语 - EdisonZhou - 博客园 (cnblogs.com)

kafka高可用性

Kafka 为分区引入了多副本机制同一分区的不同副本中保存的信息是相同的。通过多副本机制实现了故障的自动转移,当集群中某个 broker 失效时仍然能保证服务可用,可以提升容灾能力。

Kafka 集群中有4个 broker,某个 Topic 有三个分区,假设副本因子也有设置为3,那么每个分区就会有一个 Leader 和两个 Follower 副本。

![image-20240619193026015](./kafka 学习.assets/image-20240619193026015.png)

副本处于不同 broker 中生产者与消费者只和 Leader 副本进行交互,而 Follower 副本只负责消息的同步。当 Leader 副本出现故障时,会从 Follower 副本中重新选举新的 Leader 副本对外提供服务。

一文带你搞懂 Kafka 的系统架构(深度好文,值得收藏)_kafka架构-CSDN博客

kafka 下载安装

win 参考链接

  1. 下载安装zookeeper 和 kafka

zookeeper:Windows下安装Zookeeper(图文记录详细步骤,手把手包安装成功)_windows安装zk-CSDN博客

Windows下安装Zookeeper(图文记录详细步骤,手把手包安装成功)_windows安装zk-CSDN博客

Zookeeper 下载 和 安装_zk-remoteca下载-CSDN博客

kafka:【Kafka】Windows下安装Kafka(图文记录详细步骤)_windows安装kafka-CSDN博客

  1. 测试安装

1. 先启动zookeeper

2024-06-21 15:22:04,327 [myid:] - INFO  [main:FileTxnSnapLog@124] - zookeeper.snapshot.trust.empty : false
2024-06-21 15:22:04,336 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -
2024-06-21 15:22:04,337 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -   ______                  _
2024-06-21 15:22:04,338 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -  |___  /                 | |
2024-06-21 15:22:04,338 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -     / /    ___     ___   | | __   ___    ___   _ __     ___   _ __
2024-06-21 15:22:04,339 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -    / /    / _ \   / _ \  | |/ /  / _ \  / _ \ | '_ \   / _ \ | '__|
2024-06-21 15:22:04,339 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -   / /__  | (_) | | (_) | |   <  |  __/ |  __/ | |_) | |  __/ | |
2024-06-21 15:22:04,339 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -  /_____|  \___/   \___/  |_|\_\  \___|  \___| | .__/   \___| |_|
2024-06-21 15:22:04,339 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -                                               | |
2024-06-21 15:22:04,340 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -                                               |_|
2024-06-21 15:22:04,340 [myid:] - INFO  [main:ZookeeperBanner@42] -
2024-06-21 15:22:13,391 [myid:] - INFO  [main:Environment@98] - Server environment:zookeeper.version=3.7.2-c06c7c8a3e95779d4becb1938b378596e3b420d0, built on 2023-10-06 09:51 UTC

2. 再启动kafka

Administrator@CAPITALWAN-NB83 MINGW64 /d/work/kafka
$ ./bin/kafka-server-start.sh ./config/server.properties


2024-06-21 15:24:57,109] INFO [zk-broker-0-to-controller-alter-partition-channel-manager]: Recorded new controller, from now on will use node localhost:9092 (id: 0 rack: null) (kafka.server.BrokerToControllerRequestThread)
[2024-06-21 15:24:57,122] INFO [zk-broker-0-to-controller-forwarding-channel-manager]: Recorded new controller, from now on will use node localhost:9092 (id: 0 rack: null) (kafka.server.BrokerToControllerRequestThread)

linux 参考链接

Zookeeper详解(从安装—入门—使用)-CSDN博客

kafka 配置文件详解

broker

 最为核心的三个配置 broker.id、log.dir、zookeeper.connect

------------------------------------------- 系统 相关 -------------------------------------------
## 每一个broker在集群中的唯一标示,要求是正数。在改变IP地址,不改变broker.id的话不会影响consumers
broker.id =1
 
## kafka数据的存放地址,多个地址的话用逗号分割 /tmp/kafka-logs-1,/tmp/kafka-logs-2。## 每当创建新partition时,都会选择在包含最少 partitions的路径下进行。注:这个目录下不能有其他非kafka的目录,不然会导致kafka集群无法启动
log.dirs = /tmp/kafka-logs
 
## 提供给客户端响应的端口
port =9092
 
## 消息体的最大大小,单位是字节
message.max.bytes =1000000
 
## broker 处理消息的最大线程数,一般情况下不需要去修改
num.network.threads =3
 
## broker处理磁盘IO 的线程数 ,数值应该大于你的硬盘数
num.io.threads =8
 
## 一些后台任务处理的线程数,例如过期消息文件的删除等,一般情况下不需要去做修改
background.threads =4
 
## 等待IO线程处理的请求队列最大数,若是等待IO的请求超过这个数值,那么会停止接受外部消息,算是一种自我保护机制
queued.max.requests =500
 
##broker的主机地址,若是设置了,那么会绑定到这个地址上,若是没有,会绑定到所有的接口上,并将其中之一发送到ZK,一般不设置
host.name
 
## 打广告的地址,若是设置的话,会提供给producers, consumers,其他broker连接,具体如何使用还未深究
advertised.host.name
 
## 广告地址端口,必须不同于port中的设置
advertised.port
 
## socket的发送缓冲区,socket的调优参数SO_SNDBUFF
socket.send.buffer.bytes =100*1024
 
## socket的接受缓冲区,socket的调优参数SO_RCVBUFF
socket.receive.buffer.bytes =100*1024
 
## socket请求的最大数值,防止serverOOM,message.max.bytes必然要小于socket.request.max.bytes,会被topic创建时的指定参数覆盖
socket.request.max.bytes =100*1024*1024
 
------------------------------------------- LOG 相关 -------------------------------------------
## topic的分区是以一堆segment文件存储的,这个控制每个segment的大小,文件超过指定大小会重新创建一个文件,会被topic创建时的指定参数覆盖
log.segment.bytes =1024*1024*1024
 
## 这个参数会在日志segment没有达到log.segment.bytes设置的大小,也会强制新建一个segment,会被topic创建时的指定参数覆盖
log.roll.hours =24*7
 
## 日志清理策略 选择有:delete和compact 主要针对过期数据的处理,或是日志文件达到限制的额度,会被 topic创建时的指定参数覆盖
log.cleanup.policy = delete
 
## 数据存储的最大时间 超过这个时间 会根据log.cleanup.policy设置的策略处理数据,也就是消费端能够多久去消费数据
## log.retention.bytes和log.retention.minutes任意一个达到要求,都会执行删除,会被topic创建时的指定参数覆盖
log.retention.minutes=7days

## 指定日志每隔多久检查看是否可以被删除,默认1分钟
log.cleanup.interval.mins=1
 
## topic每个分区的最大文件大小,一个topic的大小限制 = 分区数*log.retention.bytes 。-1没有大小限制
## log.retention.bytes和log.retention.minutes任意一个达到要求,都会执行删除,会被topic创建时的指定参数覆盖
log.retention.bytes=-1
 
## 日志清除程序检查日志是否满足被删除的频率(以毫秒为单位) log.cleanup.policy中设置的策略
log.retention.check.interval.ms=5minutes
 
## 是否开启日志压缩
log.cleaner.enable=false
 
## 日志压缩运行的线程数
log.cleaner.threads =1
 
## 日志压缩时候处理的最大大小
log.cleaner.io.max.bytes.per.second=None
 
## 日志压缩去重时候的缓存空间 ,在空间允许的情况下,越大越好
log.cleaner.dedupe.buffer.size=500*1024*1024
 
## 日志清理时候用到的IO块大小 一般不需要修改
log.cleaner.io.buffer.size=512*1024
 
## 日志清理中hash表的扩大因子 一般不需要修改
log.cleaner.io.buffer.load.factor =0.9
 
## 当没有日志要清理时,休眠的时间
log.cleaner.backoff.ms =15000
 
## 日志清理的频率控制,越大意味着更高效的清理,同时会存在一些空间上的浪费,会被topic创建时的指定参数覆盖
log.cleaner.min.cleanable.ratio=0.5
 
## 对于压缩的日志保留的最长时间,也是客户端消费消息的最长时间,同log.retention.minutes的区别在于一个控制未压缩数据,一个控制压缩后的数据。会被topic创建时的指定参数覆盖
log.cleaner.delete.retention.ms =1day
 
## 对于segment日志的索引文件大小限制,会被topic创建时的指定参数覆盖
log.index.size.max.bytes =10*1024*1024
 
## 当执行一个fetch操作后,需要一定的空间来扫描最近的offset大小,设置越大,代表扫描速度越快,但是也更好内存,一般情况下不需要搭理这个参数
log.index.interval.bytes =4096
 
## log文件"sync"到磁盘之前累积的消息条数
## 因为磁盘IO操作是一个慢操作,但又是一个"数据可靠性"的必要手段,所以此参数的设置,需要在"数据可靠性"与"性能"之间做必要的权衡.
## 如果此值过大,将会导致每次"fsync"的时间较长(IO阻塞);如果此值过小,将会导致"fsync"的次数较多,这也意味着整体的client请求有一定的延迟.
## 物理server故障,将会导致没有fsync的消息丢失.
log.flush.interval.messages=None
 
## 检查是否需要固化到硬盘的时间间隔
log.flush.scheduler.interval.ms =3000
 
## 仅仅通过interval来控制消息的磁盘写入时机,是不足的.
## 此参数用于控制"fsync"的时间间隔,如果消息量始终没有达到阀值,但是离上一次磁盘同步的时间间隔达到阀值,也将触发.
log.flush.interval.ms = None
 
## 文件在索引中清除后保留的时间 一般不需要去修改
log.delete.delay.ms =60000
 
## 控制上次固化硬盘的时间点,以便于数据恢复 一般不需要去修改
log.flush.offset.checkpoint.interval.ms =60000
 
------------------------------------------- TOPIC 相关 -------------------------------------------
## 是否允许自动创建topic ,若是false,就需要通过命令创建topic
auto.create.topics.enable =true
 
## 一个topic ,默认分区的replication个数 ,不得大于集群中broker的个数
default.replication.factor =1
 
## 每个topic的分区个数,若是在topic创建时候没有指定的话 会被topic创建时的指定参数覆盖
num.partitions =1## 实例 --replication-factor 3 --partitions 1 --topic replicated-topic :名称为replicated-topic的topic有一个分区,分区被复制到三个broker上。
 
----------------------------------复制(Leader、replicas) 相关 ----------------------------------
## partition leader与replicas之间通讯时,socket的超时时间
controller.socket.timeout.ms =30000
 
## partition leader与replicas数据同步时,消息的队列尺寸
controller.message.queue.size=10
 
## replicas响应partition leader的最长等待时间,若是超过这个时间,就将replicas列入ISR(in-sync replicas),并认为它是死的,不会再加入管理中
replica.lag.time.max.ms =10000
 
## 如果follower落后与leader太多,将会认为此follower[或者说partition relicas]已经失效
## 通常,在follower与leader通讯时,因为网络延迟或者链接断开,总会导致replicas中消息同步滞后
## 如果消息滞后太多,leader将认为此follower网络延迟较大或者消息吞吐能力有限,将会把此replicas迁移到其他follower中.
## 在broker数量较少,或者网络不足的环境中,建议提高此值.
replica.lag.max.messages =4000
 
##follower与leader之间的socket超时时间
replica.socket.timeout.ms=30*1000
 
## leader复制时候的socket缓存大小
replica.socket.receive.buffer.bytes=64*1024
 
## replicas每次获取数据的最大大小
replica.fetch.max.bytes =1024*1024
 
## replicas同leader之间通信的最大等待时间,失败了会重试
replica.fetch.wait.max.ms =500
 
## fetch的最小数据尺寸,如果leader中尚未同步的数据不足此值,将会阻塞,直到满足条件
replica.fetch.min.bytes =1
 
## leader 进行复制的线程数,增大这个数值会增加follower的IO
num.replica.fetchers=1
 
## 每个replica检查是否将最高水位进行固化的频率
replica.high.watermark.checkpoint.interval.ms =5000
 
## 是否允许控制器关闭broker ,若是设置为true,会关闭所有在这个broker上的leader,并转移到其他broker
controlled.shutdown.enable =false
 
## 控制器关闭的尝试次数
controlled.shutdown.max.retries =3
 
## 每次关闭尝试的时间间隔
controlled.shutdown.retry.backoff.ms =5000
 
## 是否自动平衡broker之间的分配策略
auto.leader.rebalance.enable =false
 
## leader的不平衡比例,若是超过这个数值,会对分区进行重新的平衡
leader.imbalance.per.broker.percentage =10
 
## 检查leader是否不平衡的时间间隔
leader.imbalance.check.interval.seconds =300
 
## 客户端保留offset信息的最大空间大小
offset.metadata.max.bytes
 
----------------------------------ZooKeeper 相关----------------------------------
## zookeeper集群的地址,可以是多个,多个之间用逗号分割 hostname1:port1,hostname2:port2,hostname3:port3
zookeeper.connect = localhost:2181
 
## ZooKeeper的最大超时时间,就是心跳的间隔,若是没有反映,那么认为已经死了,不易过大
zookeeper.session.timeout.ms=6000
 
## ZooKeeper的连接超时时间
zookeeper.connection.timeout.ms =6000
 
## ZooKeeper集群中ZK follower可落后与leader多久。
zookeeper.sync.time.ms =2000

consumer

 最为核心的三个配置 broker.id、zookeeper.connect

## Consumer归属的组ID,broker是根据group.id来判断是队列模式还是发布订阅模式,非常重要
 group.id=
 
## 消费者的ID,若是没有设置的话,会自增
 consumer.id=
 
## 一个用于跟踪调查的ID ,最好同group.id相同
 client.id = group id value
 
## 对于zookeeper集群的指定,可以是多个 hostname1:port1,hostname2:port2,hostname3:port3 必须和broker使用同样的zk配置## 现在最新的配置为bootstrap.servers
 zookeeper.connect=localhost:2182
 
## zookeeper的心跳超时时间,查过这个时间就认为是dead消费者
 zookeeper.session.timeout.ms =6000
 
## zookeeper的等待连接时间
 zookeeper.connection.timeout.ms =6000
 
## zookeeper的follower同leader的同步时间
 zookeeper.sync.time.ms =2000
 
## 当zookeeper中没有初始的offset时候的处理方式 。smallest :重置为最小值 largest:重置为最大值 anythingelse:抛出异常
 auto.offset.reset = largest
 
## socket的超时时间,实际的超时时间是:max.fetch.wait + socket.timeout.ms.
 socket.timeout.ms=30*1000
 
## socket的接受缓存空间大小
 socket.receive.buffer.bytes=64*1024
 
##从每个分区获取的消息大小限制
 fetch.message.max.bytes =1024*1024
 
## 是否在消费消息后将offset同步到zookeeper,当Consumer失败后就能从zookeeper获取最新的offset
 auto.commit.enable =true
 
## 自动提交的时间间隔
 auto.commit.interval.ms =60*1000
 
## 用来处理消费消息的块,每个块可以等同于fetch.message.max.bytes中数值
 queued.max.message.chunks =10
 
## 当有新的consumer加入到group时,将会reblance,此后将会有partitions的消费端迁移到新的consumer上,如果一个consumer获得了某个partition的消费权限,## 那么它将会向zk注册"Partition Owner registry"节点信息,但是有可能此时旧的consumer尚没有释放此节点, 此值用于控制,注册节点的重试次数.
 rebalance.max.retries =4
 
## 每次再平衡的时间间隔
 rebalance.backoff.ms =2000
 
## 每次重新选举leader的时间
 refresh.leader.backoff.ms
 
## server发送到消费端的最小数据,若是不满足这个数值则会等待,直到满足数值要求
 fetch.min.bytes =1
 
## 若是不满足最小大小(fetch.min.bytes)的话,等待消费端请求的最长等待时间
 fetch.wait.max.ms =100
 
## 指定时间内没有消息到达就抛出异常,一般不需要改
 consumer.timeout.ms = -1

producer

## 消费者获取消息元信息(topics, partitions and replicas)的地址,配置格式是:host1:port1,host2:port2,也可以在外面设置一个vip## 无需添加所有的集群地址,kafka会根据提供的地址发现其他的地址(你可以多提供几个,以防提供的服务器关闭) bootstrap.servers=

## 消息的确认模式
  ## 0:不保证消息的到达确认,只管发送,低延迟但是会出现消息的丢失,在某个server失败的情况下,有点像TCP
  ## 1:发送消息,并会等待leader 收到确认后,一定的可靠性
  ## -1:发送消息,等待leader收到确认,并进行复制操作后,才返回,最高的可靠性
 acks = 0

## 消息发送的最长等待时间
 request.timeout.ms = 10000

## socket的缓存大小
 send.buffer.bytes=100*1024

## key的序列化方式,若是没有设置,同serializer.class
 key.serializer.class

## 分区的策略,默认是取模
 partitioner.class=kafka.producer.DefaultPartitioner

## 消息的压缩模式,默认是none,可以有gzip和snappy
 compression.codec = none

## 可以针对默写特定的topic进行压缩
 compressed.topics=null

## 消息发送失败后的重试次数
 message.send.max.retries = 3

## 每次失败后的间隔时间
 retry.backoff.ms = 100

## 生产者定时更新topic元信息的时间间隔 ,若是设置为0,那么会在每个消息发送后都去更新数据
 topic.metadata.refresh.interval.ms = 600 * 1000

## 用户随意指定,但是不能重复,主要用于跟踪记录消息
 client.id=""

-------------------消息模式 相关 -----------------------------------
## 生产者的类型 async:异步执行消息的发送 sync:同步执行消息的发送
 producer.type=sync

## 异步模式下,那么就会在设置的时间缓存消息,并一次性发送
 queue.buffering.max.ms = 5000

## 异步的模式下 最长等待的消息数
 queue.buffering.max.messages = 10000

## 异步模式下,进入队列的等待时间 若是设置为0,那么要么进入队列,要么直接抛弃
 queue.enqueue.timeout.ms = -1

## 异步模式下,每次发送的最大消息数,前提是触发了queue.buffering.max.messages或是queue.buffering.max.ms的限制
 batch.num.messages=200

## 消息体的系列化处理类 ,转化为字节流进行传输
 serializer.class = kafka.serializer.DefaultEncoder

Kafka学习之配置文件详解 - kosamino - 博客园 (cnblogs.com)

kafka 常用命令

1. 创建topic

$ ./kafka-topics.sh --create --bootstrap-server localhost:9092 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic test2

2. 查看 topic

$ ./kafka-topics.sh --list --bootstrap-server localhost:9092

3. 启动生产者

$ ./kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic test

4. 启动消费者

$ ./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --from-beginning

![image-20240621154926520](./kafka 学习.assets/image-20240621154926520.png)

springboot 集成kafka

SpringBoot集成Kafka实战应用 - xuxh120 - 博客园 (cnblogs.com)

【Kafka】SpringBoot整合Kafka详细介绍及代码示例_spring boot kafka-CSDN博客

kafka 部署

磁盘选择

如果问哪种资源对 Kafka 性能最重要,磁盘无疑是要排名靠前的。在对 Kafka 集群进行磁盘规划时经常面对的问题是,应该选择普通的机械磁盘还是固态硬盘?前者成本低且容量大,但易损坏;后者性能优势大,不过单价高。建议是使用普通机械硬盘即可。

Kafka 大量使用磁盘不假,可它使用的方式多是顺序读写操作,一定程度上规避了机械磁盘最大的劣势,即随机读写操作慢。从这一点上来说,使用 SSD 似乎并没有太大的性能优势,毕竟从性价比上来说,机械磁盘物美价廉,而它因易损坏而造成的可靠性差等缺陷,又由 Kafka 在软件层面提供机制来保证,故使用普通机械磁盘是很划算的。

关于磁盘选择另一个经常讨论的话题就是到底是否应该使用磁盘阵列(RAID)。使用 RAID 的两个主要优势在于:

  • 提供冗余的磁盘存储空间
  • 提供负载均衡

以上两个优势对于任何一个分布式系统都很有吸引力。不过就 Kafka 而言,一方面 Kafka 自己实现了冗余机制来提供高可靠性;另一方面通过分区的概念,Kafka 也能在软件层面自行实现负载均衡。如此说来 RAID 的优势就没有那么明显了。当然,并不是说 RAID 不好,确实很多应用是把 Kafka 底层的存储交由 RAID 的,只是目前 Kafka 在存储这方面提供了越来越便捷的高可靠性方案,因此在线上环境使用 RAID 似乎变得不是那么重要了。综合以上的考量,建议是:

  • 追求性价比的公司可以不搭建 RAID,使用普通磁盘组成存储空间即可。
  • 使用机械磁盘完全能够胜任 Kafka 线上环境。

磁盘容量

Kafka 集群到底需要多大的存储空间?这是一个非常经典的规划问题。Kafka 需要将消息保存在底层的磁盘上,这些消息默认会被保存一段时间然后自动被删除。虽然这段时间是可以配置的,但你应该如何结合自身业务场景和存储需求来规划 Kafka 集群的存储容量呢?

举一个简单的例子来说明该如何思考这个问题。假设你所在公司有个业务每天需要向 Kafka 集群发送 1 亿条消息,每条消息保存两份以防止数据丢失,另外消息默认保存两周时间。现在假设消息的平均大小是 1KB,那么你能说出你的 Kafka 集群需要为这个业务预留多少磁盘空间吗?

​ 我们来计算一下:每天 1 亿条 1KB 大小的消息,保存两份且留存两周的时间,那么总的空间大小就等于 1 亿 * 1KB * 2 / 1000 / 1000 = 200GB。一般情况下 Kafka 集群除了消息数据还有其他类型的数据,比如索引数据等,故我们再为这些数据预留出 10% 的磁盘空间,因此总的存储容量就是 220GB。既然要保存两周,那么整体容量即为 220GB * 14,大约 3TB 左右。Kafka 支持数据的压缩,假设压缩比是 0.75,那么最后你需要规划的存储空间就是 0.75 * 3 = 2.25TB。

总之在规划磁盘容量时你需要考虑下面这几个元素:

  • 新增消息数消息
  • 留存时间
  • 平均消息大小
  • 备份数
  • 是否启用压缩

带宽

对于 Kafka 这种通过网络大量进行数据传输的框架而言,带宽特别容易成为瓶颈。事实上,在接触的真实案例当中,带宽资源不足导致 Kafka 出现性能问题的比例至少占 60% 以上。如果你的环境中还涉及跨机房传输,那么情况可能就更糟了。

如果你不是超级土豪的话,我会认为你和我平时使用的都是普通的以太网络,带宽也主要有两种:1Gbps 的千兆网络和 10Gbps 的万兆网络,特别是千兆网络应该是一般公司网络的标准配置了。下面就以千兆网络举一个实际的例子,来说明一下如何进行带宽资源的规划。

与其说是带宽资源的规划,其实真正要规划的是所需的 Kafka 服务器的数量。假设你公司的机房环境是千兆网络,即 1Gbps,现在你有个业务,其业务目标或 SLA 是在 1 小时内处理 1TB 的业务数据。那么问题来了,你到底需要多少台 Kafka 服务器来完成这个业务呢?

让我们来计算一下,由于带宽是 1Gbps,即每秒处理 1Gb 的数据,假设每台 Kafka 服务器都是安装在专属的机器上,也就是说每台 Kafka 机器上没有混布其他服务,毕竟真实环境中不建议这么做。通常情况下你只能假设 Kafka 会用到 70% 的带宽资源,因为总要为其他应用或进程留一些资源。

根据实际使用经验,超过 70% 的阈值就有网络丢包的可能性了,故 70% 的设定是一个比较合理的值,也就是说单台 Kafka 服务器最多也就能使用大约 700Mb 的带宽资源。这只是它能使用的最大带宽资源,不能让 Kafka 服务器常规性使用这么多资源,故通常要再额外预留出 2/3 的资源,即单台服务器使用带宽 700Mb / 3 ≈ 240Mbps。需要提示的是,这里的 2/3 其实是相当保守的,你可以结合你自己机器的使用情况酌情减少此值。好了,有了 240Mbps,我们就可以计算 1 小时内处理 1TB 数据所需的服务器数量了。根据这个目标,我们每秒需要处理 2336Mb 的数据,除以 240,约等于 10 台服务器。如果消息还需要额外复制两份,那么总的服务器台数还要乘以 3,即 30 台。用这种方法评估线上环境的服务器台数是比较合理的,而且这个方法能够随着你业务需求的变化而动态调整

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