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Kafka 文件存储机制那些事 1.前言 2.Kafka文件存储机制 4.总结参考

2018-3-30 13:00 |来自: 互联网 383 0

摘要: 作者：悠悠香草网址：http://tech.meituan.com/kafka-fs-design-theory.html Kafka是什么 Kafka是最初由Linkedin公司开发，是一个分布式、分区的、多副本的、多订阅者，基于zookeeper协调的分布式日志系统(也可 ...

作者：悠悠香草

网址：http://tech.meituan.com/kafka-fs-design-theory.html

Kafka是什么

Kafka是最初由Linkedin公司开发，是一个分布式、分区的、多副本的、多订阅者，基于zookeeper协调的分布式日志系统(也可以当做MQ系统)，常见可以用于web/nginx日志、访问日志，消息服务等等，Linkedin于2010年贡献给了Apache基金会并成为**开源项目。

1.前言

一个商业化消息队列的性能好坏，其文件存储机制设计是衡量一个消息队列服务技术水平和最关键指标之一。

下面将从Kafka文件存储机制和物理结构角度，分析Kafka是如何实现高效文件存储，及实际应用效果。

2.Kafka文件存储机制

Kafka部分名词解释如下：

Broker：消息中间件处理结点，一个Kafka节点就是一个broker，多个broker可以组成一个Kafka集群。
Topic：一类消息，例如page view日志、click日志等都可以以topic的形式存在，Kafka集群能够同时负责多个topic的分发。
Partition：topic物理上的分组，一个topic可以分为多个partition，每个partition是一个有序的队列。
Segment：partition物理上由多个segment组成，下面2.2和2.3有详细说明。
offset：每个partition都由一系列有序的、不可变的消息组成，这些消息被连续的追加到partition中。partition中的每个消息都有一个连续的序列号叫做offset,用于partition中唯一标识的这条消息.

分析过程分为以下4个步骤：

topic中partition存储分布
partiton中文件存储方式
partiton中segment文件存储结构
在partition中如何通过offset查找message

通过上述4过程详细分析，我们就可以清楚认识到kafka文件存储机制的奥秘。

2.1 topic中partition存储分布

假设实验环境中Kafka集群只有一个broker，**/message-folder为数据文件存储根目录，在Kafka broker中server.properties文件配置(参数log.dirs=**/message-folder)，例如创建2个topic名称分别为report_push、launch_info, partitions数量都为partitions=4

存储路径和目录规则为：

**/message-folder

              |--report_push-0
              |--report_push-1
              |--report_push-2
              |--report_push-3
              |--launch_info-0
              |--launch_info-1
              |--launch_info-2
              |--launch_info-3

在Kafka文件存储中，同一个topic下有多个不同partition，每个partition为一个目录，partiton命名规则为topic名称有序序号，第一个partiton序号从0开始，序号最大值为partitions数量减1。

如果是多broker分布情况，请参考kafka集群partition分布原理分析

2.2 partiton中文件存储方式

下面示意图形象说明了partition中文件存储方式:

每个partion(目录)相当于一个巨型文件被平均分配到多个大小相等segment(段)数据文件中。但每个段segment file消息数量不一定相等，这种特性方便old segment file快速被删除。
每个partiton只需要支持顺序读写就行了，segment文件生命周期由服务端配置参数决定。

这样做的好处就是能快速删除无用文件，有效提高磁盘利用率。

2.3 partiton中segment文件存储结构

读者从2.2节了解到Kafka文件系统partition存储方式，本节深入分析partion中segment file组成和物理结构。

segment file组成：由2大部分组成，分别为index file和data file，此2个文件一一对应，成对出现，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。

下面文件列表是笔者在Kafka broker上做的一个实验，创建一个topic**包含1 partition，设置每个segment大小为500MB,并启动producer向Kafka broker写入大量数据,如下图2所示segment文件列表形象说明了上述2个规则：

以上述图2中一对segment file文件为例，说明segment中index

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