KAFKA有哪些特性
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1、高并发
这个通常是说一个系统能承受大量的连接,已经非常高的并发;
在kafka中,主要是得益于优秀的网络通信框架设计,即前面讲到的结合Reactor设计模式实现的网络底座。
这个网络框架封装自Java的NIO库,底层的网络IO模型采用的是多路复用的网络IO,也就是通过一个selector可以管理成千上万的连接,相比于传统BIO大大的节约了服务端维护连接的开销。
其次就是结合Reactor设计模式实现的网络底座,分为三个角色,acceptor、processor、handler,将网络事件与业务逻辑进一步拆分解解耦,提升了网络事件的执行效率。
2、高吞吐
吞吐需要分为两部分讨论
2.1、写入吞吐量,主要是得益于追加写的性能极高,kafka是如何实现追加写的呢?简单的说来其实底层就是持有目标文件的channel,然后基于channel去进行追加写即可,
那么是怎么持有文件的channel的呢?在创建segment也就是日志文件的时候就已经知道对应文件在哪儿并持有对应的file引用了,因此就避免了还需要进行磁盘寻址的开销,
基于这个文件的channel就可以进行追加写入。
public static FileRecords open(File file, boolean mutable, boolean fileAlreadyExists, int initFileSize, boolean preallocate) throws IOException {// 拿到这个log文件对应的fileChannel FileChannel channel = openChannel(file, mutable, fileAlreadyExists, initFileSize, preallocate); int end = (!fileAlreadyExists && preallocate) ? 0 : Integer.MAX_VALUE; return new FileRecords(file, channel, 0, end, false);}
private static FileChannel openChannel(File file, boolean mutable, boolean fileAlreadyExists, int initFileSize, boolean preallocate) throws IOException { // 通过RandomAccessFile拿到对应的fileChannel if (mutable) {if (fileAlreadyExists) {return new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel(); } else {if (preallocate) { RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile(file, "rw"); randomAccessFile.setLength(initFileSize); return randomAccessFile.getChannel(); } else {return new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel(); } } } else {return new FileInputStream(file).getChannel(); } }
public int writeFullyTo(GatheringByteChannel channel) throws IOException { // 这个buffermemoryRecords中的一个属性 // 在初始化的时候被赋值的 // 那么在哪里初始化的呢?这个是从ProduceRequest中被取出来的 buffer.mark(); // 经典的NIO写文件循环操作 int written = 0; while (written < sizeInBytes())// 直接写os cache中,而不是写在磁盘文件里 written += channel.write(buffer); buffer.reset(); return written;}
2.2、读取吞吐量,这个主要是利用网上常说的zore copy,这零拷贝简单的说来OS提供了一个系统调用,可以让网卡根据少量的元数据信息,就可以直接从OS CACHE中读取目标数据
从而避免了这部分数据拷贝到用户空间(JVM),再拷贝到socket缓冲区,几乎消除了CPU拷贝数据的开销,同时也减少了用户态/内核态切换的开销,从而在数据发送的方面,zore copy性能极高。
话又说回来,kafka是怎么利用zore copy的呢?很简单,源码如下FileRecords的writeTo函数:
public long writeTo(GatheringByteChannel destChannel, long offset, int length) throws IOException {long newSize = Math.min(channel.size(), end) - start; int oldSize = sizeInBytes(); if (newSize < oldSize)throw new KafkaException(String.format("Size of FileRecords %s has been truncated during write: old size %d, new size %d", file.getAbsolutePath(), oldSize, newSize)); long position = start + offset; int count = Math.min(length, oldSize); final long bytesTransferred; if (destChannel instanceof TransportLayer) { TransportLayer tl = (TransportLayer) destChannel; bytesTransferred = tl.transferFrom(channel, position, count); } else { bytesTransferred = channel.transferTo(position, count, destChannel); }return bytesTransferred;}
3、高性能,低延时
这两个放在一起讨论呢,主要是这高性能这东西很泛,方方面面的良好设计才有了整体的高性能,举个栗子,前面提到的时间轮的设计,就是很经典的例子。
低延时主要是得益于可以写OS CACHE,如果不设置强制刷盘的话,写入OS CACHE之后就算本地写入成功了,写内存是非常快的,所以结合追加写,整个操作的时延就非常低。
4、高可靠,高可用
高可靠一般是指消息高可靠,主要是基于副本设计,让一条数据有多个副本分散到不同的机器,从而提供了不错的高可靠性。
高可用一般是指机器出现宕机等异常情况依旧能正常提供服务,在服务端的体现的话,主要是就是controller的设计,可以通过zk感知到broker的变化,从而做一系列的状态变更;
最后还有ISR的设计,以及副本的主从设计,在出现leader副本所在broker宕机的时候,可以从剩余的优先副本中选出一个leader来继续提供服务,保障服务高可用。
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文章标题:KAFKA有哪些特性
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