Kafka是如何實現高吞吐率的

2021-08-01 02:30:39 字數 1229 閱讀 3165

kafka是分布式訊息系統,需要處理海量的訊息,kafka的設計是把所有的訊息都寫入速度低容量大的硬碟,以此來換取更強的儲存能力,但實際上,使用硬碟並沒有帶來過多的效能損失

kafka主要使用了以下幾個方式實現了超高的吞吐率

順序讀寫

kafka的訊息是不斷追加到檔案中的,這個特性使kafka可以充分利用磁碟的順序讀寫效能

順序讀寫不需要硬碟磁頭的尋道時間,只需很少的扇區旋轉時間,所以速度遠快於隨機讀寫

kafka官方給出了測試資料( raid-5,7200rpm ):

順序 i/o: 600mb/s

隨機 i/o: 100kb/s

零拷貝先簡單了解下檔案系統的操作流程,例如乙個程式要把檔案內容傳送到網路

這個程式是工作在使用者空間,檔案和網路socket屬於硬體資源,兩者之間有乙個核心空間

在作業系統內部,整個過程為:

在linux kernel2.2 之後出現了一種叫做"零拷貝(zero-copy)"系統呼叫機制,就是跳過「使用者緩衝區」的拷貝,建立乙個磁碟空間和記憶體的直接對映,資料不再複製到「使用者態緩衝區」

系統上下文切換減少為2次,可以提公升一倍的效能

檔案分段

kafka的佇列topic被分為了多個區partition,每個partition又分為多個段segment,所以乙個佇列中的訊息實際上是儲存在n多個片段檔案中

通過分段的方式,每次檔案操作都是對乙個小檔案的操作,非常輕便,同時也增加了並行處理能力

批量傳送

kafka允許進行批量傳送訊息,先將訊息快取在記憶體中,然後一次請求批量傳送出去

比如可以指定快取的訊息達到某個量的時候就發出去,或者快取了固定的時間後就傳送出去

如100條訊息就傳送,或者每5秒傳送一次

這種策略將大大減少服務端的i/o次數

資料壓縮

壓縮的好處就是減少傳輸的資料量,減輕對網路傳輸的壓力

producer壓縮之後,在consumer需進行解壓,雖然增加了cpu的工作,但在對大資料處理上,瓶頸在網路上而不是cpu,所以這個成本很值得

Kafka 高吞吐率的實現

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