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1 文件目录布局 图 主题与日志文件的关系
Kafka中的消息持久化为日志文件。一个副本对应一个日志。日志文件在broker上是命名形式为topic-partition的文件夹。例如#xff0c;主题par3第3分区在某个副… 日志存储机制是Kafka实现高吞吐量和持久化能力的关键。
1 文件目录布局 图 主题与日志文件的关系
Kafka中的消息持久化为日志文件。一个副本对应一个日志。日志文件在broker上是命名形式为topic-partition的文件夹。例如主题par3第3分区在某个副本日志在broker上的文件夹名为par3-3。
为了防止Log过大将其切分为多个LogSegment(日志分段)以便于消息的维护和清理。每个LogSegment对应磁盘的一个日志文件和两个索引文件以及可能的其他文件例如.txnindex 事务索引文件。
向Log中追加消息是顺序写入的只有最后一个LogSegmentactiveSegment,当前活跃的日志分段才能执行写入操作。
每个LogSegment 都有一个基准偏移量baseOffset表示当前LogSegment中第一条消息的offset。日志及两个索引文件都是根据baseOffset命名的名称固定为20为数字64位的长整型数。 图 某时刻par1主题的0分区所在的broker的目录下的文件
2 日志格式
Kafka的消息格式经历了3个版本v0、v1、v2。
2.1 v0 版本 图 v0版本的消息结构
Offset:消息在分区中的偏移量。
message size: 消息的大小。
crc32: crc32 校验值检验范围位magic至value之间。
magic: 消息格式版本号值为0。
attributes消息属性低3位表示压缩类型其余位保留。
key lenght: 消息的key长度。如果为-1表示keynull。
key可选
value lenght实际消息体的长度如果为-1表示valuenull。
value消息体可以为空为空时可以用来表示墓碑tombstone消息。
Offset与message size 一起被称为日志头部LOG_OVERHEAD。一条或多条消息组成消息集消息集是消息存储于磁盘及在网络上传输的基本形式还是Kafka压缩的基本单位。
2.2 v1版本 图 v1版本的消息结构
v1 比v0 多添加了个字段timestamp用于表示消息的时间戳。
attributes字段的第4位用于表示这个时间戳的类型0 表示CreateTime 生产者创建消息时的时间戳、1 表示 LogAppendTime 消息添加到日志时的时间戳。默认值为0可由broker端的log.message.timestamp.type 来配置。
2.3 v2 版本
与前面两个版本最大的不同是消息字段大量采用了Varints(变长字段)。
2.3.1 Varints 变长字段
Varints 是使用一个或多个字节来序列化整数的一种方法。数值越小其占用的字节数越少。每个字节都有一个位于最高位的msb位除最后一个字节外其余msb位都设置为1。表示其后的字节是否和当前字节一起来表示同一个整数。
Varints中采用的是小端字节序。
小端字节序用于表示多字节数据的一种字节顺序的方式。低位在前高位在后。即从右到左来阅读数字而大端字节序是高位在前低位在后从左到右来阅读数字。
例如int类型4个字节32位的数字16。大端字节序表示为00000000 00000000 00000000 00010000小端字节序表示为00010000 00000000 00000000 00000000。
小端字节序在处理少字节格外高效。
2.3.2 v2版本格式 图 v2版本的消息结构
v2版本中消息集称为Record Batch 而不是先前的Message Set。在消息压缩的情形下Record Batch Header 部分从first offset 到records count是不被压缩的而records字段中的所有消息会被压缩。 first offset 当前RecordBatch 的起始位移。 length 从partition leaderepoch字段开始到末尾的长度。 partition leader epoch 分区leader纪元版本号或更新次数 attributes 消息属性低3位表示压缩格式第4位表示时间戳类型第5位表示此RecordBatch是否处于事务中第6位表示是否是控制消息。 first timestamp RecordBatch中第一条Record的时间戳。
表 Record Batch 相关字段 length 消息总长度 attributes 弃用以备未来的格式扩展。 timestamp delta 时间戳增量。 offset delta 位移增量
表 v2版本 Record 相关字段
2.3.3 消息压缩
Kafka实现的压缩方式是将多条消息一起进行压缩。在一般情况下生产者发送的压缩数据在broker也是保持压缩状态进行存储消费者从服务端获取的也是压缩的消息消费者在处理消息之前才会解压消息。
当消息压缩时将整个消息集进行压缩作为内层消息内层消息整体作为外层的value。外层中的key为null。内层被压缩的消息其offset从0开始。
