草庐IT

快速搞懂kafka日志文件体系

乂墨EMO X-Pacific 2023-03-28 原文

一些必须提前知道的概念

patition

kafka日志文件是以patition在物理存储上分割的

是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

是以文件夹的形式存储在具体Broker本机上

LEO

表示每个partition的log最后一条Message的位置

HW（HighWatermark）

表示partition各个replicas（用于分布式存储的副本分片）数据间同步且一致的offset位置，即表示all replicas已经commit的位置
HW之前的数据才是Commit后的，对消费者才可见
 

 

Segment

每个partition又由多个segment file组成
我们说的kafka日志文件就是说的segment，下面我们主要讨论一下segment文件的结构
 

Segment

日志目录以及文件组成

每个partition又由多个segment file组成
segment file 由2种文件组成组成，分别为index file（索引文件）和log file（日志文件）
 
日志文件的文件后缀为 *.log
索引文件的文件后缀为 *.index、*.timeindex
 
命名规则：partition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+1 （offset后文会提到）
 
下图能比较清晰的反应出来partition、segment、和文件的关系，以及在分布式系统中是如何体现的
 

从微观即一个partition看：

消息主题是ZXP-TEST

此消息有3个partition（创建主题时指定），每个partition会有一个自己的目录

每个partion的目录下都会有segment文件，比如第一个segment文件由三个文件组成：00000000000000000000.log、00000000000000000000.index、00000000000000000000.timeindex

三个文件的作用如上图，其中当log文件达到最大值，会新生成一套segment文件，文件都是追加写，所以写性能会比较高

我们再来从宏观即3台broker看：

broker1中partion ZXP-TEST-0是leader
broker1中partion ZXP-TEST-1是follower
broker1中partion ZXP-TEST-2是follower

那么ZXP-TEST-0对应的follower在broker2、broker3（副本数由启动参数offsets.topic.replication.factor决定）

ZXP-TEST-1对应的leader在broker2

注意：同一台broker中不能存放同一个partition的主从分片，这点很多分布式系统都有此设计

 

offset与position

offset偏移量：代表第几个消息

position位置：代表消息在磁盘的物理位置

其中日志文件命名中的偏移量是offset不是position，否则无法根据offset轻松找到在哪个日志文件中

 

 

日志文件内部数据结构

日志索引文件

由offset、position组成

bin/kafka-run-class.sh kafka.tools.DumpLogSegments --files 00000000000000000000.index
# 也能印证日志文件命名中的偏移量是offset不是position
offset:5083  position:1072592768

索引文件是有序的，可以快速根据offset寻找position，position可以快速从log文件定位消息体

时间索引文件

 由timestamp、offset组成

bin/kafka-run-class.sh kafka.tools.DumpLogSegments --files 00000000000000000000.timeindex
timestamp: 1603703296169 offset: 5083

时间索引文件也是有序的

日志文件

组成如下
X byte size
描述
8
POSITION
4
消息大小
4
CRC32 校验值
1
magic kafka服务程序协议版本号
1
attributes 独立版本或均表示压缩类型、编码类型
4
ley lenght key的长度，-1时key不存在
M
key key的内容，可选
4
payload length 消息体的长度
N
payload 消息数据
 
bin/kafka-run-class.sh kafka.tools.DumpLogSegments --files 00000000000000000000.log
baseoffset:5083  position: 1072592768  CreateTime: 1603703296169

 

 如何通过索引定位消息

 

找offset为7的消息

1、首先是用二分查找确定它是在哪个LogSegment中，自然是在第一个Segment中（日志文件命名中的偏移量是offset不是position）

2、打开这个Segment的index文件，也是用二分查找找到offset小于或者等于指定offset的索引条目中最大的那个offset。自然offset为6的那个索引是我们要找的，通过索引文件我们知道offset为6的Message在数据文件中的位置为9807。（Kafka 中的索引文件，以稀疏索引(sparse index)的方式构造消息的索引，它并不保证每个消息在索引文件中都有对应的索引项）

3、打开数据文件，从位置为9807的那个地方开始顺序扫描直到找到offset为7的那条Message（找到第6个消息后根据position+消息大小向后找直到找到）
 

与rocketMQ的对比

 
rocketmq
kafka
消费的offset记录
第几个消息，保存于offsetTable.offset json文件
第几个消息，保存于__consumer_offsets内置主题中
索引文件
ConsumeQueue、（数组、下标就是offset，每行的offset其实是position）
indexFile
index文件、（追加的，每条定长，offset、position）
timeindex
日志文件
CommitLog（未具体研究，应该差不多）
log文件结构见上文
 

关于rocketmq的日志存储可以参考我的另一篇文章《快速弄明白RocketMQ的CommitLog、ConsumeQueue、indexFile、offsetTable 以及多种偏移量对比》

 

 

日志文件清理

Kafka将数据持久化到了硬盘上，为了控制磁盘容量，需要对过去的消息进行清理（segment文件）

清理策略

1、内部有个定时任务检测删除日志，默认是5分钟 log.retention.check.interval.ms

2、支持配置策略对数据清理

3、根据segment单位进行定期清理

log.cleaner.enable=true
log.cleaner.threads = 2 (清理线程数配置)
log.cleanup.policy=delete

#清理超过指定时间的消息,默认是168小时，7天，
#还有log.retention.ms, log.retention.minutes, log.retention.hours，优先级高到低
log.retention.hours=168​
#超过指定大小后，删除旧的消息，下面是1G的字节数，-1就是没限制
log.retention.bytes=1073741824

　　

基于【时间删除】 日志说明

每个日志段文件都维护一个最大时间戳字段，每次日志段写入新的消息时，都会更新该字段
一个日志段segment写满了被切分之后，就不再接收任何新的消息，最大时间戳字段的值也将保持不变
kafka通过将当前时间与该最大时间戳字段进行比较，从而来判定是否过期

基于【大小超过阈值】 删除日志 说明

假设日志段大小是500MB，当前分区共有4个日志段文件，大小分别是500MB，500MB，500MB和10MB
10MB那个文件就是active日志段。
此时该分区总的日志大小是3*500MB+10MB=1500MB+10MB
如果阈值设置为1500MB，那么超出阈值的部分就是10MB，小于日志段大小500MB，故Kafka不会执行任何删除操作，即使总大小已经超过了阈值；
如果阈值设置为1000MB，那么超过阈值的部分就是500MB+10MB > 500MB，此时Kafka会删除最老的那个日志段文件
注意：超过阈值的部分必须要大于一个日志段的大小才会删除
 
删除日志时不考虑，是不是还有未消费的数据，对于一个topic随时也有可能增加新的消费者

kafka快速divcelltable-cell-line架构设计

有关快速搞懂kafka日志文件体系的更多相关文章

  1. ruby - 使用 RubyZip 生成 ZIP 文件时设置压缩级别 - 2

    我有一个Ruby程序，它使用rubyzip压缩XML文件的目录树。gem。我的问题是文件开始变得很重，我想提高压缩级别，因为压缩时间不是问题。我在rubyzipdocumentation中找不到一种为创建的ZIP文件指定压缩级别的方法。有人知道如何更改此设置吗？是否有另一个允许指定压缩级别的Ruby库？ 最佳答案 这是我通过查看ruby​​zip内部创建的代码。level=Zlib::BEST_COMPRESSIONZip::ZipOutputStream.open(zip_file)do|zip|Dir.glob("**/*")d

  2. ruby - 其他文件中的 Rake 任务 - 2

    我试图在一个项目中使用rake，如果我把所有东西都放到Rakefile中，它会很大并且很难读取/找到东西，所以我试着将每个命名空间放在lib/rake中它自己的文件中，我添加了这个到我的rake文件的顶部:Dir['#{File.dirname(__FILE__)}/lib/rake/*.rake'].map{|f|requiref}它加载文件没问题，但没有任务。我现在只有一个.rake文件作为测试，名为“servers.rake”，它看起来像这样:namespace:serverdotask:testdoputs"test"endend所以当我运行rakeserver:testid时

  3. ruby-on-rails - 在 Rails 中将文件大小字符串转换为等效千字节 - 2

    我的目标是转换表单输入，例如“100兆字节”或“1GB”，并将其转换为我可以存储在数据库中的文件大小(以千字节为单位)。目前，我有这个:defquota_convert@regex=/([0-9]+)(.*)s/@sizes=%w{kilobytemegabytegigabyte}m=self.quota.match(@regex)if@sizes.include?m[2]eval("self.quota=#{m[1]}.#{m[2]}")endend这有效，但前提是输入是倍数(“gigabytes”，而不是“gigabyte”)并且由于使用了eval看起来疯狂不安全。所以，功能正常，

  4. ruby-on-rails - Rails 3 中的多个路由文件 - 2

    Rails2.3可以选择随时使用RouteSet#add_configuration_file添加更多路由。是否可以在Rails3项目中做同样的事情？ 最佳答案 在config/application.rb中:config.paths.config.routes在Rails3.2(也可能是Rails3.1)中，使用:config.paths["config/routes"] 关于ruby-on-rails-Rails3中的多个路由文件，我们在StackOverflow上找到一个类似的问题

  5. ruby - 将差异补丁应用于字符串/文件 - 2

    对于具有离线功能的智能手机应用程序，我正在为Xml文件创建单向文本同步。我希望我的服务器将增量/差异(例如GNU差异补丁)发送到目标设备。这是计划:Time=0Server:hasversion_1ofXmlfile(~800kiB)Client:hasversion_1ofXmlfile(~800kiB)Time=1Server:hasversion_1andversion_2ofXmlfile(each~800kiB)computesdeltaoftheseversions(=patch)(~10kiB)sendspatchtoClient(~10kiBtransferred)Cl

  6. ruby - 如何将脚本文件的末尾读取为数据文件(Perl 或任何其他语言) - 2

    我正在寻找执行以下操作的正确语法(在Perl、Shell或Ruby中):#variabletoaccessthedatalinesappendedasafileEND_OF_SCRIPT_MARKERrawdatastartshereanditcontinues. 最佳答案 Perl用__DATA__做这个:#!/usr/bin/perlusestrict;usewarnings;while(){print;}__DATA__Texttoprintgoeshere 关于ruby-如何将脚

  7. ruby - 使用 Vim Rails，您可以创建一个新的迁移文件并一次性打开它吗？ - 2

    使用带有Rails插件的vim，您可以创建一个迁移文件，然后一次性打开该文件吗？textmate也可以这样吗？ 最佳答案 你可以使用rails.vim然后做类似的事情::Rgeneratemigratonadd_foo_to_bar插件将打开迁移生成的文件，这正是您想要的。我不能代表textmate。 关于ruby-使用VimRails，您可以创建一个新的迁移文件并一次性打开它吗？，我们在StackOverflow上找到一个类似的问题： https://sta

  8. Ruby 写入和读取对象到文件 - 2

    好的，所以我的目标是轻松地将一些数据保存到磁盘以备后用。您如何简单地写入然后读取一个对象？所以如果我有一个简单的类classCattr_accessor:a,:bdefinitialize(a,b)@a,@b=a,bendend所以如果我从中非常快地制作一个objobj=C.new("foo","bar")#justgaveitsomerandomvalues然后我可以把它变成一个kindaidstring=obj.to_s#whichreturns""我终于可以将此字符串打印到文件或其他内容中。我的问题是，我该如何再次将这个id变回一个对象？我知道我可以自己挑选信息并制作一个接受该信

  9. ruby - 如何使用 Ruby aws/s3 Gem 生成安全 URL 以从 s3 下载文件 - 2

    我正在编写一个小脚本来定位aws存储桶中的特定文件，并创建一个临时验证的url以发送给同事。(理想情况下，这将创建类似于在控制台上右键单击存储桶中的文件并复制链接地址的结果)。我研究过回形针，它似乎不符合这个标准，但我可能只是不知道它的全部功能。我尝试了以下方法:defauthenticated_url(file_name,bucket)AWS::S3::S3Object.url_for(file_name,bucket,:secure=>true,:expires=>20*60)end产生这种类型的结果:...-1.amazonaws.com/file_path/file.zip.A

  10. ruby - rspec 需要 .rspec 文件中的 spec_helper - 2

    我注意到像bundler这样的项目在每个specfile中执行requirespec_helper我还注意到rspec使用选项--require，它允许您在引导rspec时要求一个文件。您还可以将其添加到.rspec文件中，因此只要您运行不带参数的rspec就会添加它。使用上述方法有什么缺点可以解释为什么像bundler这样的项目选择在每个规范文件中都需要spec_helper吗？ 最佳答案 我不在Bundler上工作，所以我不能直接谈论他们的做法。并非所有项目都checkin.rspec文件。原因是这个文件，通常按照当前的惯例，只

随机推荐