Kafka消息存储及检索(作者：杜亦舒)

Kafka是一个分布式的消息队列系统，消息存储在集群服务器的硬盘

Kafka中可以创建多个消息队列，称为topic，消息的生产者向topic中发布消息，消息的消费者从topic中获取消息

消息是海量的，为了消息的读写性能，topic被分为多个部分，称为partition，kafka把每个topic的每个partition均匀的分布在集群中的不同服务器上

所以从整体来看，Kafka的逻辑关系就是：生产者向topic中的某个partition发送消息，消费者从partition获取消息



实际的存储结构中，partition并不是存放消息的物理文件，而是一个目录，命名规则是topic名称加上partition序号，其中包含了这个partition的N个分段存储文件segment

分段存储也是因为partition内容非常多，分成小文件更便于消息的写入和检索



segment也不是一个文件，是由两个物理文件构成：

.index索引文件、.log消息内容文件

这两个文件是成对出现，名称一样，只是后缀不同

实际的存储结构就是这样的



消息是按照顺序产生的，所以每个消息都有一个序号，称为offset，表示partiion的第多少个message，从0开始

每个segment存储了一段offset区间内的消息

segment文件以offset区间的起始值命名，长度固定20位，不足的位用0填充

例如存储了第0-20条的消息，segment文件就是：

00000000000000000000.index
00000000000000000000.log


index文件结构很简单，每一行都是一个key,value对

key 是消息的序号offset

value 是消息的物理位置偏移量

如

1,0
3,299
6,497
...

说明的就是第几个消息的物理位置是哪儿

log文件中保存了消息的实际内容，和相关信息

如消息的offset、消息的大小、消息校验码、消息数据等

消息检索过程示例

例如读取offset=368的消息

（1）找到第368条消息在哪个segment

从partition目录中取得所有segment文件的名称，就相当于得到了各个序号区间

例如有3个segment

00000000000000000000.index
00000000000000000000.log
00000000000000000300.index
00000000000000000300.log
00000000000000000600.index
00000000000000000600.log

根据二分查找，可以快速定位

第368条消息是在00000000000000000300.log文件中

（2）从index文件中找到其物理偏移量

读取 00000000000000000300.index

以368为key，得到value，如299，就是消息的物理位置偏移量

（3）到log文件中读取消息内容

读取 00000000000000000300.log

从偏移量299开始读取消息内容

完成了消息的检索过程