Kafka 架构和原理机制 (图文全面详解)

本文涉及的产品
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo,Agent数量 不受限
注册配置 MSE Nacos/ZooKeeper,118元/月
云原生网关 MSE Higress,422元/月
简介: 一文了解掌握 Kafka 的基本架构、原理、特性、应用场景,以及Zookeeper 在 kafka 的作用。

目录

  • 一:Kafka 简介
  • 二:Kafka 基本架构
  • 三:Kafka 基本原理
  • 四:Zookeeper 在 kafka 的作用
  • 五:Kafka 的特性
  • 六:Kafka 的应用场景

一:Kafka 简介

Apache Kafka 是分布式发布-订阅消息系统,在 kafka 官网上对 kafka 的定义:一个分布式发布-订阅消息传递系统。

Kafka 最初由 LinkedIn 公司开发,Linkedin 于 2010 年贡献给了 Apache 基金会并成为顶级开源项目。

Kafka 的主要应用场景有:日志收集系统和消息系统。

二:Kafka 基本架构

Kafka 的架构包括以下组件:

1、话题(Topic):是特定类型的消息流。消息是字节的有效负载(Payload),话题是消息的分类名;

2、生产者(Producer):是能够发布消息到话题的任何对象;

3、服务代理(Broker):已发布的消息保存在一组服务器中,它们被称为代理(Broker)或Kafka集群;

4、消费者(Consumer):可以订阅一个或多个话题,并从Broker拉数据,从而消费这些已发布的消息;

上图中可以看出,生产者将数据发送到 Broker 代理,Broker 代理有多个话题 topic ,消费者从 Broker 获取数据。

三:Kafka 基本原理

我们将消息的发布(publish)称作 producer,将消息的订阅(subscribe)表述为 consumer,将中间的存储阵列称作 broker(代理),这样就可以大致描绘出这样一个场面:

生产者将数据生产出来,交给 broker 进行存储,消费者需要消费数据了,就从 broker 中去拿出数据来,然后完成一系列对数据的处理操作。

多个 broker 协同合作,producer 和 consumer 部署在各个业务逻辑中被频繁的调用,三者通过 zookeeper 管理协调请求和转发,这样一个高性能的分布式消息发布订阅系统就完成了。

图上有个细节需要注意,producer 到 broker 的过程是 push,也就是有数据就推送到 broker,而 consumer 到 broker 的过程是 pull,是通过 consumer 主动去拉数据的。

四:Zookeeper 在 Kafka 的作用

1.  无论是 Kafka 集群,还是 producer 和 consumer ,都依赖于 Zookeeper 来保证系统可用性集群保存一些 meta 信息。

2.  Kafka 使用 Zookeeper 作为其分布式协调框架,可以很好地将消息生产、消息存储、消息消费的过程结合在一起。

3.  Kafka 借助 Zookeeper,让生产者、消费者和 broker 在内的所有组件,在无状态的情况下,建立起生产者和消费者的订阅关系,并实现生产者与消费者的负载均衡。

五:Kafka 的特性

1. 高吞吐量、低延迟

Kafka 每秒可以处理几十万条消息,它的延迟最低只有几毫秒,每个 topic 可以分多个 partition ,  consumer group 对 partition 进行 consume 操作。

2. 可扩展性

Kafka 集群支持热扩展。

3.  持久性、可靠性

消息被持久化到本地磁盘,并且支持数据备份防止数据丢失。

4.  容错性

允许集群中节点失败(若副本数量为n,则允许n-1个节点失败)

5.  高并发

支持数千个客户端同时读写。

六:Kafka 的应用场景

1.  日志收集

一个公司可以用 Kafka 收集各种服务的 log ,通过 Kafka 以统一接口服务的方式开放给各种 consumer,例如:hadoop、Hbase、Solr 等。

2.  消息系统

解耦和生产者和消费者、缓存消息等。

3.用户活动跟踪

Kafka 经常被用来记录 web 用户、或者 app 用户的各种活动,例如:浏览网页、搜索、点击等活动。

这些活动信息,被各个服务器发布到 Kafka 的 topic 中,订阅者再通过订阅这些 topic 来做实时的监控分析,或者装载到 hadoop 、数据仓库中做离线分析和挖掘。

4.  运营指标

Kafka 也经常用来记录运营监控数据。

包括收集各种分布式应用的数据,生产各种操作的集中反馈等,例如:报警和报告。

5. 流式处理

例如:spark streaming、storm 。

以上!

作者简介

陈睿 | mikechen , 10年+大厂架构经验,「mikechen 的互联网架构」系列文章作者,专注于互联网架构技术。

阅读「mikechen 的互联网架构」40W 字技术文章合集

Java并发 | JVM | MySQL | Spring | Redis | 分布式 | 高并发

网络异常,图片无法展示
|

相关文章
|
13天前
|
消息中间件 存储 缓存
大厂面试高频:Kafka 工作原理 ( 详细图解 )
本文详细解析了 Kafka 的核心架构和实现原理,消息中间件是亿级互联网架构的基石,大厂面试高频,非常重要,建议收藏。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
大厂面试高频:Kafka 工作原理 ( 详细图解 )
|
10天前
|
消息中间件 缓存 架构师
关于 Kafka 高性能架构,这篇说得最全面,建议收藏!
Kafka 是一个高吞吐量、高性能的消息中间件,关于 Kafka 高性能背后的实现,是大厂面试高频问题。本篇全面详解 Kafka 高性能背后的实现。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
关于 Kafka 高性能架构,这篇说得最全面,建议收藏!
|
10天前
|
SQL Java 数据库连接
Mybatis架构原理和机制,图文详解版,超详细!
MyBatis 是 Java 生态中非常著名的一款 ORM 框架,在一线互联网大厂中应用广泛,Mybatis已经成为了一个必会框架。本文详细解析了MyBatis的架构原理与机制,帮助读者全面提升对MyBatis的理解和应用能力。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
Mybatis架构原理和机制,图文详解版,超详细!
|
24天前
|
开发者 容器
Flutter&鸿蒙next 布局架构原理详解
本文详细介绍了 Flutter 中的主要布局方式,包括 Row、Column、Stack、Container、ListView 和 GridView 等布局组件的架构原理及使用场景。通过了解这些布局 Widget 的基本概念、关键属性和布局原理,开发者可以更高效地构建复杂的用户界面。此外,文章还提供了布局优化技巧,帮助提升应用性能。
82 4
|
24天前
|
存储 Dart 前端开发
flutter鸿蒙版本mvvm架构思想原理
在Flutter中实现MVVM架构,旨在将UI与业务逻辑分离,提升代码可维护性和可读性。本文介绍了MVVM的整体架构,包括Model、View和ViewModel的职责,以及各文件的详细实现。通过`main.dart`、`CounterViewModel.dart`、`MyHomePage.dart`和`Model.dart`的具体代码,展示了如何使用Provider进行状态管理,实现数据绑定和响应式设计。MVVM架构的分离关注点、数据绑定和可维护性特点,使得开发更加高效和整洁。
150 3
|
1月前
|
存储 资源调度 算法
操作系统的心脏:深入理解内核架构与机制####
【10月更文挑战第16天】 本文旨在揭开操作系统最神秘的面纱——内核,通过剖析其架构设计与关键机制,引领读者一窥究竟。在这篇探索之旅中,我们将深入浅出地讨论内核的基本构成、进程管理的智慧、内存分配的策略,以及那至关重要的系统调用接口,揭示它们是如何协同工作,支撑起现代计算机系统的高效运行。这既是一次技术的深潜,也是对“看不见的手”调控数字世界的深刻理解。 ####
43 3
|
1月前
|
容器
Flutter&鸿蒙next 布局架构原理详解
Flutter&鸿蒙next 布局架构原理详解
|
14天前
|
消息中间件 存储 负载均衡
【赵渝强老师】Kafka的体系架构
Kafka消息系统是一个分布式系统,包含生产者、消费者、Broker和ZooKeeper。生产者将消息发送到Broker,消费者从Broker中拉取消息并处理。主题按分区存储,每个分区有唯一的偏移量地址,确保消息顺序。Kafka支持负载均衡和容错。视频讲解和术语表进一步帮助理解。
|
1月前
|
存储 分布式计算 druid
大数据-155 Apache Druid 架构与原理详解 数据存储 索引服务 压缩机制
大数据-155 Apache Druid 架构与原理详解 数据存储 索引服务 压缩机制
54 3
|
12天前
|
缓存 负载均衡 JavaScript
探索微服务架构下的API网关模式
【10月更文挑战第37天】在微服务架构的海洋中,API网关犹如一座灯塔,指引着服务的航向。它不仅是客户端请求的集散地,更是后端微服务的守门人。本文将深入探讨API网关的设计哲学、核心功能以及它在微服务生态中扮演的角色,同时通过实际代码示例,揭示如何实现一个高效、可靠的API网关。
下一篇
无影云桌面