Kafka 总结

简介：
Kafka是一个分布式系统：它以集群的方式运行，可以灵活伸缩（分区），在内部通过 复制数据提升容错能力和高可用性 ，  高可用（主从集群），高吞吐（分区分段+索引，顺序读写，0拷贝，批量写），分布式消息持久化（文件系统），集群部署的消息中间件。

0.9版本之前offset 存储在zk，0.9版本之后offset存储在本地

 

 

注册中心 zookeeper集群

 

1.注册中心，producer,broker,consumer  注册 和 心跳 ，

2.topic 和 partition 等 meta 数据；

3.还负责 broker 故障发现，partition leader 选举，负载均衡等功能

 

leader容灾
leader的节点监听：controller会在Zookeeper的/brokers/ids节点上注册Watch，一旦有broker宕机，它就能知道。
读取对应partition的ISR(in-sync replica已同步的副本)列表，选一个出来做leader。

Kafka的Leader选举是通过在ZooKeeper上创建/controller临时节点来实现leader选举，并在该节点中写入当前broker的信息 {“version”:1,”brokerid”:1,”timestamp”:”1512018424988”}
利用ZooKeeper的强一致性特性，一个节点只能被一个客户端创建成功，创建成功的broker即为leader，即先到先得原则，leader也就是集群中的controller，负责集群中所有大小事务。当leader和ZooKeeper失去连接时，临时节点会删除，而其他broker会监听该节点的变化，当节点删除时，其他broker会收到事件通知，重新发起leader选举。

 

producer 集群

 

发送消息方式：

1.直接发送消息 acks = 0

2.异步发送消息 acks = 1  这意味着producer在ISR中的leader已成功收到数据并得到确认。如果leader宕机了，则会丢失数据。

3.同步发送消息 acks = all （-1） 

配合min.insync.replicas使用，控制写入isr中的多少副本才算成功，producer需要等待ISR中的所有follower都确认接收到数据后才算一次发送完成，可靠性最高。但是这样也不能保证数据不丢失，比如当ISR中只有leader时

 

发送机制

0.有key  hash（key）% partitionSize， 没有就轮询

 

1.batch.size默认值是16KB,凑够16KB的数据才会发送

2.linger.ms  batch最大的空闲时间

但是消息并不是必须要达到一个batch尺寸才会批量发送到服务端呢，Producer端提供了另一个重要参数linger.ms，用来控制batch最大的空闲时间，超过该时间的batch也会被发送到broker端。

3.max.in.flight.requests.per.connection"这个参数设置的值（默认是5）  消息顺序性 

就是这5条消息其中的一条发送失败了,如果进行重试,那么重发的消息其实是在下个批次的,这就会造成消息顺序的错乱

发送多少条消息后,接收服务端确认,比如设置为1,就是每发一条就要确认一条,设置为5就是,发送5条消息等待一次确认

 

 

4.buffer.memory 消息缓冲池默认值32MB

sender 来不及发送，并发太快，线程阻塞 max.block.ms默认值30000ms(30秒)，生产者会抛出超时异常。线程无法释放，很快tomcat就会没有线程可用

Sender线程来不及把消息发送到Kafka，当生产者的发送缓冲区已满（producer 发送消息太快），这时候就会线程阻塞。阻塞时间达到 max.block.ms默认值30000ms(30秒) 时，生产者会抛出超时异常。线程分分钟就会全部被阻塞，web容器在没有可用线程时收到的请求一般还会存放在队列中等待响应，线程得不到释放意味着内存同样无法被释放，所以很快内存就溢出了。

5.批量发送机制

Accumulator 负责 消息按照每个分区进行分批， sender线程会去遍历 分区的每个批次的消息 去发送

 

Kafka中producer的幂等是怎么实现的

kafka 会维护一个 producer 的pid 对应 partition的分区  的一个序列号，这个序列号自增

小于 就丢弃，大于直接报错（说明消息丢失）

为了实现生产者的幂等性，broker 端会在内存中为每一对 <PID，分区> 维护一个序列号，对于收到的每一条消息，只有当它的序列号的值（SN_new）比 broker 端中维护的对应的序列号的值（SN_old）大1（即 SN_new = SN_old + 1）时，broker 才会接收它。如果 SN_new< SN_old + 1，那么说明消息被重复写入，broker 可以直接将其丢弃。如果 SN_new> SN_old + 1，那么说明中间有数据尚未写入，出现了乱序，暗示可能有消息丢失，对应的生产者会抛出 OutOfOrderSequenceException，这个异常是一个严重的异常，后续的诸如 send()、beginTransaction()、commitTransaction() 等方法的调用都会抛出 IllegalStateException 的异常。

 

producer 性能优化的设计

 

1.增加batch.size

2.linger.ms（消息滞留时间），启用压缩  LZ4，关闭重试

3.buffer.memory 缓存池  避免内存溢出 发送消息线程阻塞

4.