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图解:Kafka架构和技术原理



图解:Kafka架构和技术原理

Kafka 是主流的消息流系统,其中的概念还是比较多的,下面通过图示的方式来梳理一下 Kafka 的核心概念,以便在我们的头脑中有一个清晰的认识。


基础


Kafka 是一套流处理系统,可以让后端服务轻松的相互沟通,是微服务架构中常用的组件。


图解:Kafka架构和技术原理


生产者消费者


生产者服务 Producer 向 Kafka 发送消息,消费者服务 Consumer 监听 Kafka 接收消息。


图解:Kafka架构和技术原理


一个服务可以同时为生产者和消费者。


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Topics 主题



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一个服务可以监听、发送多个 Topics。


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Kafka 中有一个consumer-group(消费者组)的概念。


这是一组服务,扮演一个消费者。


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如果是消费者组接收消息,Kafka 会把一条消息路由到组中的某一个服务。


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这样有助于消息的负载均衡,也方便扩展消费者。


Topic 扮演一个消息的队列。


首先,一条消息发送了。


图解:Kafka架构和技术原理


然后,这条消息被记录和存储在这个队列中,不允许被修改。


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接下来,消息会被发送给此 Topic 的消费者。


但是,这条消息并不会被删除,会继续保留在队列中。


图解:Kafka架构和技术原理


继续发送消息。


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像之前一样,这条消息会发送给消费者、不允许被改动、一直呆在队列中。


(消息在队列中能呆多久,可以修改 Kafka 的配置)


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Partitions 分区

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上面 Topic 的描述中,把 Topic 看做了一个队列,实际上,一个 Topic 是由多个队列组成的,被称为Partition(分区)。


这样可以便于 Topic 的扩展。


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生产者发送消息的时候,这条消息会被路由到此 Topic 中的某一个 Partition。


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消费者监听的是所有分区。


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生产者发送消息时,默认是面向 Topic 的,由 Topic 决定放在哪个 Partition,默认使用轮询策略。


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也可以配置 Topic,让同类型的消息都在同一个 Partition。


例如,处理用户消息,可以让某一个用户所有消息都在一个 Partition。


例如,用户1发送了3条消息:A、B、C,默认情况下,这3条消息是在不同的 Partition 中(如 P1、P2、P3)。


在配置之后,可以确保用户1的所有消息都发到同一个分区中(如 P1)。


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这个功能有什么用呢?


这是为了提供消息的有序性。


消息在不同的 Partition 是不能保证有序的,只有一个 Partition 内的消息是有序的。


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架构


Kafka 是集群架构的,ZooKeeper是重要组件。


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ZooKeeper 管理着所有的 Topic 和 Partition。


Topic 和 Partition 存储在 Node 物理节点中,ZooKeeper负责维护这些 Node。


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例如,有2个 Topic,各自有2个 Partition。


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这是逻辑上的形式,但在 Kafka 集群中的实际存储可能是这样的:


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Topic A 的 Partition #1 有3份,分布在各个 Node 上。


这样可以增加 Kafka 的可靠性和系统弹性。


3个 Partition #1 中,ZooKeeper 会指定一个 Leader,负责接收生产者发来的消息。


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其他2个 Partition #1 会作为 Follower,Leader 接收到的消息会复制给 Follower。


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这样,每个 Partition 都含有了全量消息数据。


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即使某个 Node 节点出现了故障,也不用担心消息的损坏。


Topic A 和 Topic B 的所有 Partition 分布可能就是这样的:


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感谢阅读,希望对你有所帮助 :)


原文链接:https://timothystepro.medium.com/visualizing-kafka-20bc384803e7













   

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