kafka是如何高效读取指定offset的消息?

时间:2024-04-05 11:44:08

1、segment

随着partition文件的不断增加,文件越来越大,对于消息文件的维护和已经消费的消息的清理会带来麻烦。因此partition目录被多个连续的segment划分,segment构成了kafka的最小存储单元。这种特性也方便old segment的删除,释放空间。segment的生命周期由服务端配置参数(log.segment.bytes,log.roll.{ms,hours}等若干参数)决定。

segment文件由两部分组成,分别为“.index”文件和“.log”文件,分别表示为segment索引文件和数据文件。这两个文件的命令规则为:partition全局的第一个segment从0开始,后续每个segment文件名为上一个segment文件最后一条消息的offset值,数值大小为64位,20位数字字符长度,没有数字用0填充。

kafka是如何高效读取指定offset的消息?

如上图,“.index”索引文件存储大量的元数据,“.log”数据文件存储大量的消息,索引文件中的元数据指向对应数据文件中message的物理偏移地址。其中以“.index”索引文件中的元数据[3, 348]为例,在“.log”数据文件表示第3个消息,即在全局partition中表示170410+3=170413个消息,该消息的物理偏移地址为348。

2、那么如何从partition中通过offset查找message呢? 

以上图为例,读取offset=170418的消息,首先查找segment文件,其中00000000000000000000.index为最开始的文件,第二个文件为00000000000000170410.index(起始偏移为170410+1=170411),而第三个文件为00000000000000239430.index(起始偏移为239430+1=239431),所以这个offset=170418就落到了第二个文件之中。其他后续文件可以依次类推,以其实偏移量命名并排列这些文件,然后根据二分查找法就可以快速定位到具体文件位置。其次根据00000000000000170410.index文件中的[8,1325]定位到00000000000000170410.log文件中的1325的位置进行读取。

3、那么怎么知道何时读完本条消息,否则就读到下一条消息的内容了?

这个就需要联系到消息的物理结构了,消息都具有固定的物理结构,包括:offset(8 Bytes)、消息体的大小(4 Bytes)、crc32(4 Bytes)、magic(1 Byte)、attributes(1 Byte)、key length(4 Bytes)、key(K Bytes)、payload(N Bytes)等等字段,可以确定一条消息的大小,即读取到哪里截止。