Kafka中那些巧妙的设计

最新推荐文章于 2025-06-03 12:47:02 发布

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#kafka #分布式

本文深入探讨了Kafka的设计，包括其架构、性能指标、高可用性设计和高性能策略。Kafka通过控制器选举、分区副本和ACK机制确保高可用性；采用Reactor多路复用、页缓存、零拷贝技术和压缩传输等实现高性能。同时，介绍了如何通过消费者组、分区和副本来优化并发和扩展性。

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一、kafka的架构

Kafka是一个分布式、多分区、基于发布/订阅模式的消息队列（Message Queue），具有可扩展和高吞吐率的特点。

在这里插入图片描述

kafka中大致包含以下部分：

Producer：消息生产者，向 Kafka Broker 发消息的客户端。
Consumer：消息消费者，从 Kafka Broker 取消息的客户端。
Consumer Group：消费者组(CG)，消费者组内每个消费者负责消费不同分区的数据，提高消费能力。一个分区只能由组内一个消费者消费，消费者组之间互不影响。所有的消费者都属于某个消费者组，即消费者组是逻辑上的一个订阅者。
Broker：一台 Kafka 机器就是一个 Broker。一个集群由多个 Broker 组成。一个 Broker 可以容纳多个 Topic。
Topic：可以理解为一个队列，Topic 将消息分类，生产者和消费者面向的是同一个 Topic。
Partition：为了实现扩展性，提高并发能力，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，每个 Partition 是一个有序的队列。
Replica：副本，为实现备份的功能，保证集群中的某个节点发生故障时，该节点上的 Partition 数据不丢失，且 Kafka 仍然能够继续工作，Kafka 提供了副本机制，一个 Topic 的每个分区都有若干个副本，一个 Leader 和若干个 Follower。
Leader：每个分区多个副本的“主”副本，生产者发送数据的对象，以及消费者消费数据的对象，都是 Leader。
Follower：每个分区多个副本的“从”副本，实时从 Leader 中同步数据，保持和 Leader 数据的同步。Leader 发生故障时，某个 Follower 还会成为新的 Leader。
Offset：消费者消费的位置信息，监控数据消费到什么位置，当消费者挂掉再重新恢复的时候，可以从消费位置继续消费。
Zookeeper：Kafka 集群能够正常工作，需要依赖于 Zookeeper，Zookeeper 帮助 Kafka 存储和管理集群信息。