kafka-文件存储机制

topic是逻辑上的概念，而partition是物理上的概念，每一个partiton对应一个log文件，该log文件中存储的是producer生产的数据。producer生产的数据会不断被追加到该log文件末端，为了防止log文件过大导致数据定位效率低下，kafka采取了分片和索引机制，将每个partition分为多个segment（分片），每个segment包括：index文件、log文件和timeindex等文件。这些文件位于一个文件夹下，该文件夹的命名规则为：topic名称+分区号，例如：test-0

• log文件：日志文件，默认最大1g
• index文件：偏移量索引文件，为稀疏索引，大约每往log文件写入4kb数据，会往index文件写入一条纪录。index文件中保存的offset为相对offset，这样能够确保offset的值所占空间不会过大，因此能将offset的值控制在固定大小
• timeindex文件：时间戳索引文件

index和log文件以当前segment的第一条消息的offset命名

查找流程：

1. 根据目标offset定位到segment文件
2. 在index文件中找到小于等于目标offset的最大offset对应的索引项
3. 通过索引项定位到log文件的指定位置
4. 向下遍历找到目标数据

文件清理策略

kafka中默认的日志保存时间为7天，默认的检测周期是5分钟

超过时间后kafka提供delete和compact两种日志清理策略，通过log.cleanup.policy设置

• delete：日志删除，默认策略

  • 基于时间：默认打开，以segment中所有纪录中的最大时间戳作为该文件时间戳。如果一个log文件没有满它的最大时间戳永远不会过期
  • 基于大小：默认关闭，超过设置的所有日志总大小，删除最早的segment。通过log.retention.bytes设置，默认-1表示无限大

• compact：日志压缩，对于相同key的不同value值，只保留最后一个

  压缩后的offset可能不是连续的，当从这些offset消费消息时，将会拿到比这个offset大的offset对应的消息，并从这个位置开始消费

顺序写磁盘

kafka的producer生产的数据，要写入到log文件中，写的过程是一直追加到文件末端，为顺序写。顺序写之所以快，是因为省去了大量磁头寻址的时间

零拷贝

kafka的数据加工处理操作交由生产者和消费者处理。kafkabroker应用层不关心存储的数据，所以就不用走应用层，传输效率高

页缓存

pagecache页缓存：kafka重度依赖底层操作系统提供的pagecache功能。当上一层有写操作时，操作系统只是将数据写入pagecache。当读操作发生时，先从pagecache中查找，如果找不到，再去磁盘中读取。实际上pagecache是把尽可能多的空闲内存当作磁盘缓存来使用