一、Kafka消息组织原理 1.磁盘重认识 当需要从磁盘读取数据时，要确定读的数据在哪个磁道，哪个扇区： 首先必须找到柱面，即磁头需要移动对准相应磁道，这个过程叫做寻道，所耗费时间叫做寻道时间; 然后目标扇区旋转到磁头下,这个过程耗费的时间叫做旋转时间； 一次访盘请求（读/写）完成过程由三个动作组成 寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道; 旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头下旋转经过； 数据传输（时间）：数据在磁盘、内存与网络之间的实际传输 由于存储介质的特性，磁盘本身存取就比主存慢，再加上机械运动耗费，磁盘的存取速度往往是主存的几百分之一甚至几千分支一 怎么样才能提高磁盘的读写效率呢？ 根据数据的局部性原理 ，有以下两种方法 •预读或者提前读; •合并写——多个逻辑上的写操作合并成一个大的物理写操作中； 即采用磁盘顺序读写(不需要寻道时间，只需很少的旋转时间)。实验结果：在一个6 7200rpm SATA RAID-5 的磁盘阵列上线性写的速度大概是300M/秒，但是随机写的速度只有50K/秒，两者相差将近10000倍。 2.Kafka消息的写入原理 一般的将数据从文件传到套接字的路径： 1.操作系统将数据从磁盘读到内核空间的页缓存中； 2.应用将数据从内核空间读到用户空间的缓存中； 3.应用将数据写回内存空间的套接字缓存中 4.操作系统将数据从套接字缓存写到网卡缓存中，以便将数据经网络发出； 这样做明显是低效的，这里有四次拷贝，两次系统调用。如果使用sendfile(Java 为: FileChannel.transferTo api)，两次拷贝可以被避免：允许操作系统将数据直接从页缓存发送到网络上。优化后，只有最后一步将数据拷贝到网卡缓存中是需要的。 Kafka topic信息 Kafka 消息文件存储 (tree) 3.Kafka消息的删除原理 从最久的日志段开始删除(按日志段为单位进行删除)，然后逐步向前推进，直到某个日志段不满足条件为止，删除条件： 满足给定条件predicate(配置项log.retention.{ms,minutes,hours}和log.retention.bytes指定)； 不能是当前激活日志段； 大小不能小于日志段的最小大小(配置项log.segment.bytes配置) 要删除的是否是所有日志段，如果是的话直接调用roll方法进行切分，因为Kafka至少要保留一个日志段； 二、Kafka消息检索原理 1.Kafka消息的segment file的组成和物理结构 2.Kafka消息的index file的组成和物理结构 3.Kafka消息检索过程 以读取offset=368776的message为例，需要通过下面2个步骤查找： 第一步查找segment file; 以上图为例,其中00000000000000000000.index表示最开始的文件，起始偏移量(offset)为0.第二个文件00000000000000368769.index的消息量起始偏移量为368770 = 368769 + 1。只要根据offset二分查找文件列表，就可以快速定位到具体文件。当offset=368776时定位到00000000000000368769.index|log 第二步通过segment file查找message； 算出368776-368770=6，取00000000000000368769.index文件第三项(6,1407)，得出从00000000000000368769.log文件头偏移1407字节读取一条消息即可 三、Kafka集群维护 1.Kafka集群基本信息实时查看和修改 集群信息实时查看(topic工具)： 列出集群当前所有可用的topic： bin/kafka-topics.sh --list –zookeeper zookeeper_address 查看集群特定topic 信息： bin/kafka-topics.sh --describe --zookeeper zookeeper_address --topic topic_name 集群信息实时修改(topic工具)： 创建topic： bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper zookeeper_address --replication-factor 1 --partitions 1 --topic topic_name 增加(不能减少) partition(最后的4是增加后的值)： bin/kafka-topics.sh --zookeeper zookeeper_address --alter –topic topic_name --partitions 4 Topic-level configuration 配置都能修改 2.Kafka集群leader平衡机制 每个partitiion的所有replicas叫做“assigned replicas”，“assigned replicas”中的第一个replicas叫“preferred replica”，刚创建的topic一般“preferred replica”是leader。下图中Partition 0的broker 2就是preferred replica”，默认会成为该分区的leader。 集群leader平衡： bin/kafka-preferred-replica-election.sh –zookeeper zookeeper_address auto.leader.rebalance.enable=true 3.Kafka集群分区日志迁移 迁移topic数据到其他broker，请遵循下面四步： 写json文件,文件格式如下： cat topics-to-move.json {"topics": [{"topic": "foo1"}, {"topic": "foo2"}], "version":1 } 使用–generate生成迁移计划（下面的操作是将topic: foo1和foo2移动到broker 5,6）: bin/kafka-reassign-partitions.sh --zookeeper localhost:2181 --topics-to-move-json-file topics-to-move.json --broker-list "5,6" –generate 这一步只是生成计划，并没有执行数据迁移； 使用–execute执行计划： bin/kafka-reassign-partitions.sh --zookeeper localhost:2181 --reassignment-json-file expand-cluster-reassignment.json –execute 执行前最好保存当前的分配情况，以防出错回滚 •使用–verify验证是否已经迁移完成 迁移某个topic的某些特定的partition数据到其他broker，步骤与上面一样，但是json文件如下面所示: cat custom-reassignment.json {"version":1,"partitions":[{"topic":"foo1","partition":0,"replicas":[5,6]},{"topic":"foo2","partition":1,"replicas":[2,3]}]} 可以指定到topic的分区编号 kafka-reassign-partitions.sh工具会复制磁盘上的日志文件，只有当完全复制完成，才会删除迁移前磁盘上的日志文件。执行分区日志迁移需要注意： •kafka-reassign-partitions.sh 工具的粒度只能到broker，不能到broker的目录(如果broker上面配置了多个目录，是按照磁盘上面已驻留的分区数来均匀分配的)，所以，如果topic之间的数据，或者topic的partition之间的数据本身就不均匀，很有可能造成磁盘数据的不均匀: •对于分区数据较多的分区迁移数据会花大量的时间，所以建议在topic数据量较少或磁盘有效数据较少的情况下执行数据迁移操作； 进行分区迁移时最好先保留一个分区在原来的磁盘，这样不会影响正常的消费和生产，如果目的是将分区5(brober1,5)迁移到borker2,3。可以先将5迁移到2,1，最后再迁移到2,3。而不是一次将1,5迁移到2,3。因为一次迁移所有的副本，无法正常消费和生产，部分迁移则可以正常消费和生产 四、Kafka集群监控 1.Kafka Offset Monitor介绍 在生产环境需要集群高可用，所以需要对Kafka集群进行监控。Kafka Offset Monitor可以监控Kafka集群以下几项： Kafka集群当前存活的broker集合； Kafka集群当前活动topic集合； 消费者组列表 Kafka集群当前consumer按组消费的offset lag数(即当前topic当前分区目前有多少消息积压而没有及时消费) 部署Kafka Offset Minotor： •github下载jar包KafkaOffsetMonitor-assembly-0.2.0.jar : https://github.com/quantifind/KafkaOffsetMonitor/releases •启动Kafka Offset Minotor : java -cp KafkaOffsetMonitor-assembly-0.2.0.jar com.quantifind.kafka.offsetapp.OffsetGetterWeb --zk zk-01,zk-02 --refresh 5.minutes --retain 1.day & 2.Kafka Offset Monitor使用 3.Kafka Manager介绍 Kafka Manager由雅虎开源，提供以下功能： 管理几个不同的集群； 容易地检查集群的状态(topics, brokers, 副本的分布, 分区的分布) ； 选择副本 基于集群的当前状态产生分区分配 重新分配分区 Kafka Manager的安装，方法一(不但要求能上网，还要求能FQ)： •安装sbt： http://www.scala-sbt.org/download.html 下载后，解压并配置环境变量(将SBT_HOME/bin配置到PATH变量中) 安装Kafka Manager : •git clone https://github.com/yahoo/kafka-manager •cd kafka-manager •sbt clean dist 部署Kafka Manager •修改conf/application.conf，把kafka-manager.zkhosts改为自己的zookeeper服务器地址 •bin/kafka-manager -Dconfig.file=conf/application.conf -Dhttp.port=8007 & Kafka Manager的安装，方法二： 下载打包好的Kafka manager(也可以在课程源代码处下载)： https://github.com/scootli/kafka-manager-1.0-SNAPSHOT/tree/master/kafka-manager-1.0-SNAPSHOT 下载后解压 修改conf/application.conf，把Kafka-manager.zkhosts改为自己的zookeeper服务器地址 bin/kafka-manager -Dconfig.file=conf/application.conf -Dhttp.port=8007 & 4.Kafka Manager使用 https://www.cnblogs.com/pony1223/p/9769487.html