典型服务器模式原理分析与实践，offer拿到手软

 # 目录 * Kafka的基本介绍 * Kafka的设计原理分析 * Kafka数据传输的事务特点 * Kafka消息存储格式 * 副本（replication）策略 * Kafka消息分组，消息消费原理 * Kafak顺序写入与数据读取 * 消费者（读取数据） # Kafka的基本介绍 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基金会并成为顶级开源项目。 主要应用场景是：日志收集系统和消息系统。 Kafka主要设计目标如下： * 以时间复杂度为O(1)的方式提供消息持久化能力，即使对TB级以上数据也能保证常数时间的访问性能。 * 高吞吐率。即使在非常廉价的商用机器上也能做到单机支持每秒100K条消息的传输。 * 支持Kafka Server间的消息分区，及分布式消费，同时保证每个partition内的消息顺序传输。 * 同时支持离线数据处理和实时数据处理。 # Kafka的设计原理分析  一个典型的kafka集群中包含若干producer，若干broker，若干consumer，以及一个Zookeeper集群。Kafka通过Zookeeper管理集群配置，选举leader，以及在consumer group发生变化时进行rebalance。producer使用push模式将消息发布到broker，consumer使用pull模式从broker订阅并消费消息。 　 Kafka专用术语： * 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，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。 * 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唯一标识一条消息。 * Producer：负责发布消息到Kafka broker。 * Consumer：消息消费者，向Kafka broker读取消息的客户端。 * Consumer Group：每个Consumer属于一个特定的Consumer Group。 # Kafka数据传输的事务特点 * at most once：最多一次，这个和JMS中"非持久化"消息类似，发送一次，无论成败，将不会重发。消费者fetch消息，然后保存offset，然后处理消息；当client保存offset之后，但是在消息处理过程中出现了异常，导致部分消息未能继续处理。那么此后"未处理"的消息将不能被fetch到，这就是"at most once"。 * at least once：消息至少发送一次，如果消息未能接受成功，可能会重发，直到接收成功。消费者fetch消息，然后处理消息，然后保存offset。如果消息处理成功之后，但是在保存offset阶段zookeeper异常导致保存操作未能执行成功，这就导致接下来再次fetch时可能获得上次已经处理过的消息，这就是"at least once"，原因offset没有及时的提交给zookeeper，zookeeper恢复正常还是之前offset状态。 * exactly once：消息只会发送一次。kafka中并没有严格的去实现（基于2阶段提交），我们认为这种策略在kafka中是没有必要的。 通常情况下"at-least-once"是我们首选。 # Kafka消息存储格式 **Topic & Partition** 一个topic可以认为一个一类消息，每个topic将被分成多个partition，每个partition在存储层面是append log文件。  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。  * 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。 * 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。 ## 最后 针对最近很多人都在面试，我这边也整理了相当多的面试专题资料，也有其他大厂的面经。希望可以帮助到大家。 > 下面的面试题答案都整理成文档笔记。也还整理了一些面试资料&最新2021收集的一些大厂的面试真题（都整理成文档，小部分截图），有需要的可以[戳这里免费领取](https://docs.qq.com/doc/DSmxTbFJ1cmN1R2dB)  > 最新整理电子书 

标签：offer,partition,手软,broker,Kafka,消息,offset,服务器,segment
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