1. 为什么要使用kafka集群
单机服务下，Kafka已经具备了非常高的性能。TPS能够达到百万级别。但是，在实际工作中使用时，单机搭建的Kafka会有很大的局限性。
- 消息太多，需要分开保存。Kafka是面向海量消息设计的，一个Topic下的消息会非常多，单机服务很难存得下来。这些消息就需要分成不同的Partition，分布到多个不同的Broker上。这样每个Broker就只需要保存一部分数据。这些分区的个数就称为分区数。
- 服务不稳定，数据容易丢失。单机服务下，如果服务崩溃，数据就丢失了。为了保证数据安全，就需要给每个Partition配置一个或多个备份，保证数据不丢失。Kafka的集群模式下，每个Partition都有一个或多个备份。Kafka会通过一个统一的Zookeeper集群作为选举中心，给每个Partition选举出一个主节点Leader，其他节点就是从节点Follower。主节点负责响应客户端的具体业务请求，并保存消息。而从节点则负责同步主节点的数据。当主节点发生故障时，Kafka会选举出一个从节点成为新的主节点。
- Kafka集群中的这些Broker信息，包括Partition的选举信息，都会保存在额外部署的Zookeeper集群当中，这样，kafka集群就不会因为某一些Broker服务崩溃而中断。
2. kafka的集群架构
由章节1中对kafka集群特点的描述，我们可以大致画出kafka的集群架构图大致如下：
3. kafka集群搭建
接下来我们就动手部署一个Kafka集群，来体验一下Kafka是如何面向海量数据进行横向扩展的。
3.1 搭建kafka集群
搭建环境：
1. 准备3台虚拟机
2. 安装jdk
jdk安装可参考Linux环境下安装JDK-CSDN博客
3. 关闭防火墙（实验版本关闭防火墙，生产环境开启对应端口即可）
firewall-cmd --state 查看防火墙状态 systemctl stop firewalld.service 关闭防火墙
第一步： zookeeper 集群搭建
kafka依赖于zookeeper,虽然kafka内部自带了一个zookeeper,为了保证服务之间的独立性，不建议使用其内部的zookeeper，所以我们先搭建一个独立的zookeeper集群。Zookeeper是一种多数同意的选举机制，允许集群中少数节点出现故障。因此，在搭建集群时，通常都是采用3，5，7这样的奇数节点，这样可以最大化集群的高可用特性。
zk集群搭建参考：zookeeper之集群搭建-CSDN博客
根据上述文章搭建完成之后，启动zookeeper集群
第二步： 部署kafka集群
kafka服务并不需要进行选举，因此也没有奇数台服务的建议。首先，三台机器都根据 初识Kafka-CSDN博客 中的单机服务体验，上传、解压kafka到 解压到 /app/kafka 目录下。接下来，进入config目录，修改server.properties。这个配置文件里面的配置项非常多，下面列出几个要重点关注的配置#broker 的全局唯一编号，不能重复，只能是数字。 broker.id=0 #数据文件地址。同样默认是给的/tmp目录。 log.dirs=/app/kafka/logs #默认的每个Topic的分区数 num.partitions=1 #zookeeper的服务地址 zookeeper.connect=192.168.31.5:2181,192.168.31.176:2181,192.168.31.232:2181broker.id需要每个服务器上不一样，分发到其他服务器上时，要注意修改一下,比如第一台是0，第二台就是1，第三台的配置就是2。
当多个Kafka服务注册到同一个zookeeper集群上的节点，会自动组成集群。
server.properties文件中比较重要的核心配置
第三步： 启动kafka集群
bin/kafka-server-start.sh -daemon config/server.properties-daemon表示后台启动kafka服务，这样就不会占用当前命令窗口。
jps看一下启动情况：
3.2 搭建中遇到的问题
3.2.1 启动时报错
问题1描述： 启动kafka时，报没有与主机关联的地址
问题解决：在hosts文件中追加 127.0.0.1 主机名 localhost
示例如下：
问题2描述： node already exists
问题解决： 检查kafka集群各个节点的server.properties，看broker.id有没有一样的，各个节点的broker.id不能重复。
3.2.1 启动成功后创建topic报错
问题描述：执行以下命令报连接超时
bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server localhost:9092 --create --replication-factor 2 --partitions 4 --topic disTopic
问题解决：命令中的localhost修改为本机ip,还是报超时；
最终解决,修改每个节点的server.properties，配置监听
然后执行命令时使用主机ip
bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server 192.168.31.232:9092 --create --replication-factor 2 --partitions 4 --topic disTopic创建成功
4. 理解Kafka集群当中核心的Topic、Partition、Broker
接下来，我们创建几个topic,对比单机服务下，理解以下topic、partition和broker。
创建几个topic：
bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server 192.168.31.5:9092 --create --replication-factor 2 --partitions 4 --topic disTopic
列出所有topic：
bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server 192.168.31.5:9092 --list __consumer_offsets
查看topic列表情况：
bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server 192.168.31.5:9092 --describe -- topic disTopic
1、--create创建，可以指定一些补充的参数。大部分的参数都可以在配置文件中指定默认值。
- partitons参数表示分区数，这个Topic下的消息会分别存入这些不同的分区中。示例中创建的disTopic，指定了四个分区，也就是说这个Topic下的消息会划分为四个部分。
- replication-factor表示每个分区有几个备份。示例中创建的disTopic，指定了每个partition有两个备份。
2、--describe查看Topic信息。
- partiton参数列出了四个partition，后面带有分区编号，用来标识这些分区。
- Leader表示这一组partiton中的Leader节点是哪一个。这个Leader节点就是负责响应客户端请求的主节点。从这里可以看到，Kafka中的每一个Partition都会分配Leader，也就是说每个Partition都有不同的节点来负责响应客户端的请求。这样就可以将客户端的请求做到尽量的分散。
- Replicas参数表示这个partition的多个备份是分配在哪些Broker上的。也称为AR。这里的0,1,2就对应配置集群时指定的broker.id。但是，Replicas列出的只是一个逻辑上的分配情况，并不关心数据实际是不是按照这个分配。甚至有些节点服务挂了之后，Replicas中也依然会列出节点的ID。
- ISR参数表示partition的实际分配情况。他是AR的一个子集，只列出那些当前还存活，能够正常同步数据的那些Broker节点。
接下来，我们还可以查看Topic下的Partition分布情况。在Broker上，与消息，联系最为紧密的，其实就是Partition了。之前在配置Kafka集群时，指定了一个log.dirs属性，指向了一个服务器上的日志目录。进入这个目录，就能看到每个Broker的实际数据承载情况。
从这里可以看到，Broker上的一个Partition对应了日志目录中的一个目录。而这个Partition上的所有消息，就保存在这个对应的目录当中。
从整个过程可以看到，Kafka当中，Topic是一个数据集合的逻辑单元。同一个Topic下的数据，实际上是存储在Partition分区中的，Partition就是数据存储的物理单元。而Broker是Partition的物理载体，这些Partition分区会尽量均匀的分配到不同的Broker机器上。而之前接触到的offset，就是每个消息在partition上的偏移量。
Kafka为何要这样来设计Topic、Partition和Broker的关系呢？
1、Kafka设计需要支持海量的数据，而这样庞大的数据量，一个Broker是存不下的。那就拆分成多个Partition，每个Broker只存一部分数据。这样极大的扩展了集群的吞吐量。
2、每个Partition保留了一部分的消息副本，如果放到一个Broker上，就容易出现单点故障。所以就给每个Partition设计Follower节点，进行数据备份，从而保证数据安全。另外，多备份的Partition设计也提高了读取消息时的并发度。
3、在同一个Topic的多个Partition中，会产生一个Partition作为Leader。这个Leader Partition会负责响应客户端的请求，并将数据往其他Partition分发。
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-820598.html
5.总结
经过上面的实验，我们接触到了很多Kafka中的概念。将这些基础概念整合起来，就形成了Kafka集群的整体结构。这次我们先把这个整体结构梳理清楚，后续再一点点去了解其中的细节。
1、Topic是一个逻辑概念，Producer和Consumer通过Topic进行业务沟通。
2、Topic并不存储数据，Topic下的数据分为多组Partition，尽量平均的分散到各个Broker上。每组Partition包含Topic下一部分的消息。每组Partition包含一个Leader Partition以及若干个Follower Partition进行备份，每组Partition的个数称为备份因子 replica factor。
3、Producer将消息发送到对应的Partition上，然后Consumer通过Partition上的Offset偏移量，记录自己所属消费者组Group在当前Partition上消费消息的进度。
4、Producer发送给一个Topic的消息，会由Kafka推送给所有订阅了这个Topic的消费者组进行处理。但是在每个消费者组内部，只会有一个消费者实例处理这一条消息。
5、最后，Kafka的Broker通过Zookeeper组成集群。然后在这些Broker中，需要选举产生一个担任Controller角色的Broker。这个Controller的主要任务就是负责Topic的分配以及后续管理工作。在我们实验的集群中，这个Controller实际上是通过ZooKeeper产生的。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-820598.html
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