我们一起聊聊Kafka核心概念,你学会了吗?

一、Producer

生产者创建消息

该角色将消息发布到Kafka的topic中。broker接收到生产者发送的消息后,broker将该消息追加到 当前用于追加数据的 segment 文件中。

一般情况下,一个消息会被发布到一个特定的主题上。

1. 默认情况下通过轮询把消息均衡地分布到主题的所有分区上。

2. 在某些情况下,生产者会把消息直接写到指定的分区。这通常是通过消息键和分区器来实现 的,分区器为键生成一个散列值,并将其映射到指定的分区上。这样可以保证包含同一个键的 消息会被写到同一个分区上。

3. 生产者也可以使用自定义的分区器,根据不同的业务规则将消息映射到分区。

二、Consumer

消费者读取消息。

1. 消费者订阅一个或多个主题,并按照消息生成的顺序读取它们。

2. 消费者通过检查消息的偏移量来区分已经读取过的消息。偏移量是另一种元数据,它是一个不 断递增的整数值,在创建消息时,Kafka 会把它添加到消息里。在给定的分区里,每个消息的 偏移量都是唯一的。消费者把每个分区最后读取的消息偏移量保存在Zookeeper 或Kafka 上,如果消费者关闭或重启,它的读取状态不会丢失。

3. 消费者是消费组的一部分。群组保证每个分区只能被一个消费者使用。

4. 如果一个消费者失效,消费组里的其他消费者可以接管失效消费者的工作,再平衡,分区重新 分配。

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三、Broker

一个独立的Kafka 服务器被称为broker。

broker 为消费者提供服务,对读取分区的请求作出响应,返回已经提交到磁盘上的消息。

1. 如果某topic有N个partition,集群有N个broker,那么每个broker存储该topic的一个 partition。

2. 如果某topic有N个partition,集群有(N+M)个broker,那么其中有N个broker存储该topic的一 个partition,剩下的M个broker不存储该topic的partition数据。

3. 如果某topic有N个partition,集群中broker数目少于N个,那么一个broker存储该topic的一 个或多个partition。在实际生产环境中,尽量避免这种情况的发生,这种情况容易导致Kafka 集群数据不均衡。

broker 是集群的组成部分。每个集群都有一个broker 同时充当了集群控制器的角色(自动从集群 的活跃成员中选举出来)。

控制器负责管理工作,包括将分区分配给broker 和监控broker。

在集群中,一个分区从属于一个broker,该broker 被称为分区的首领。

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四、Topic

每条发布到Kafka集群的消息都有一个类别,这个类别被称为Topic。 物理上不同Topic的消息分开存储。 主题就好比数据库的表,尤其是分库分表之后的逻辑表。

五、Partition

1. 主题可以被分为若干个分区,一个分区就是一个提交日志。

2. 消息以追加的方式写入分区,然后以先入先出的顺序读取。

3. 无法在整个主题范围内保证消息的顺序,但可以保证消息在单个分区内的顺序。

4. Kafka 通过分区来实现数据冗余和伸缩性。

5. 在需要严格保证消息的消费顺序的场景下,需要将partition数目设为1。

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六、Replicas

Kafka 使用主题来组织数据,每个主题被分为若干个分区,每个分区有多个副本。那些副本被保存 在broker 上,每个broker 可以保存成百上千个属于不同主题和分区的副本。 副本有以下两种类型:

首领副本

每个分区都有一个首领副本。为了保证一致性,所有生产者请求和消费者请求都会经过这个副本。

跟随者副本

首领以外的副本都是跟随者副本。跟随者副本不处理来自客户端的请求,它们唯一的任务就是从首领那里复制消息,保持与首领一致的状态。如果首领发生崩溃,其中的一个跟随者会被提升为新首领。

七、Offset

生产者Offset

消息写入的时候,每一个分区都有一个offset,这个offset就是生产者的offset,同时也是这个分区 的最新最大的offset。 有些时候没有指定某一个分区的offset,这个工作kafka帮我们完成。

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消费者Offset

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这是某一个分区的offset情况,生产者写入的offset是最新最大的值是12,而当Consumer A进行消 费时,从0开始消费,一直消费到了9,消费者的offset就记录在9,Consumer B就纪录在了11。等下一 次他们再来消费时,他们可以选择接着上一次的位置消费,当然也可以选择从头消费,或者跳到最近的 记录并从“现在”开始消费。

八、 副本

Kafka通过副本保证高可用。副本分为首领副本(Leader)和跟随者副本(Follower)。 跟随者副本包括同步副本和不同步副本,在发生首领副本切换的时候,只有同步副本可以切换为首 领副本。

AR

分区中的所有副本统称为AR(Assigned Repllicas)。 AR=ISR+OSR

ISR

所有与leader副本保持一定程度同步的副本(包括Leader)组成ISR(In-Sync Replicas),ISR集合 是AR集合中的一个子集。消息会先发送到leader副本,然后follower副本才能从leader副本中拉取消息 进行同步,同步期间内follower副本相对于leader副本而言会有一定程度的滞后。前面所说的“一定程度” 是指可以忍受的滞后范围,这个范围可以通过参数进行配置。

OSR

与leader副本同步滞后过多的副本(不包括leader)副本,组成OSR(Out-Sync Relipcas)。在正常 情况下,所有的follower副本都应该与leader副本保持一定程度的同步,即AR=ISR,OSR集合为空。

HW

HW是High Watermak的缩写, 俗称高水位,它表示了一个特定消息的偏移量(offset),消费之 只能拉取到这个offset之前的消息。

LEO

LEO是Log End Offset的缩写,它表示了当前日志文件中下一条待写入消息的offset。

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