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滴滴二面:Kafka是如何读写副本消息的?

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又见阿凡提彻 显示全部楼层 发表于 2022-1-13 03:56:00 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
无论是读取副本还是写入副本,都是通过底层的Partition对象完成的,而这些分区对象全部保存在上节课所学的allPartitions字段中。可以说,理解这些字段的用途,是后续我们探索副本管理器类功能的重要前提。
现在,我们就来学习下副本读写功能。整个Kafka的同步机制,本质上就是副本读取+副本写入,搞懂了这两个功能,你就知道了Follower副本是如何同步Leader副本数据的。
appendRecords-副本写入

向副本底层日志写入消息的逻辑就实现在ReplicaManager#appendRecords。
Kafka需副本写入的场景:

  • 生产者向Leader副本写入消息
  • Follower副本拉取消息后写入副本
    仅该场景调用Partition对象的方法,其余3个都是调用appendRecords完成
  • 消费者组写入组信息
  • 事务管理器写入事务信息(包括事务标记、事务元数据等)
appendRecords方法将给定的一组分区的消息写入对应Leader副本,并根据PRODUCE请求中acks的设置,有选择地等待其他副本写入完成。然后,调用指定回调逻辑。

appendRecords向副本日志写入消息的过程:


执行流程

可见,appendRecords:


  • 实现消息写入的方法是appendToLocalLog
  • 判断是否需要等待其他副本写入的方法delayedProduceRequestRequired
appendToLocalLog写入副本本地日志

利用Partition#appendRecordsToLeader写入消息集合,就是利用appendAsLeader方法写入本地日志的。
delayedProduceRequestRequired

判断消息集合被写入到日志之后,是否需要等待其它副本也写入成功:
  1. private def delayedProduceRequestRequired(
  2.   requiredAcks: Short,
  3.   entriesPerPartition: Map[TopicPartition, MemoryRecords],
  4.   localProduceResults: Map[TopicPartition, LogAppendResult]): Boolean = {
  5.   requiredAcks == -1 && entriesPerPartition.nonEmpty &&
  6.     localProduceResults.values.count(_.exception.isDefined) < entriesPerPartition.size
  7. }
复制代码
若等待其他副本的写入,须同时满足:

  • requiredAcks==-1
  • 依然有数据尚未写完
  • 至少有一个分区的消息,已成功被写入本地日志
2和3可结合来看。若所有分区的数据写入都不成功,则可能出现严重错误,此时应不再等待,而是直接返回错误给发送方。
而有部分分区成功写入,部分分区写入失败,则可能偶发的瞬时错误导致。此时,不妨将本次写入请求放入Purgatory,给个重试机会。
副本读取:fetchMessages

ReplicaManager#fetchMessages负责读取副本数据。无论:


  • Java消费者API
  • Follower副本
拉取消息的主途径都是向Broker发FETCH请求,Broker端接收到该请求后,调用fetchMessages从底层的Leader副本取出消息。
fetchMessages也可能会延时处理FETCH请求,因Broker端必须要累积足够多数据后,才会返回Response给请求发送方。


整个方法分为:
读取本地日志


首先判断,读取消息的请求方,就能确定可读取的范围了。
fetchIsolation,读取隔离级别:


  • 对Follower副本,它能读取到Leader副本LEO值以下的所有消息
  • 普通Consumer,只能“看到”Leader副本高水位值以下的消息
确定可读取范围后,调用readFromLog读取本地日志上的消息数据,并将结果赋给logReadResults变量。readFromLog调用readFromLocalLog,在待读取分区上依次调用其日志对象的read方法执行实际的消息读取。
根据读取结果确定Response

根据上一步读取结果创建对应Response:

根据上一步得到的读取结果,统计可读取的总字节数,然后判断此时是否能够立即返回Reponse。
副本管理器读写副本的两个方法appendRecords和fetchMessages本质上在底层分别调用Log的append和read方法,以实现本地日志的读写操作。完成读写操作后,这两个方法还定义了延时处理的条件。一旦满足延时处理条件,就交给对应Purgatory处理。
从这俩方法可见单个组件融合一起的趋势。虽然我们学习单个源码文件的顺序是自上而下,但串联Kafka主要组件功能的路径却是自下而上。
如副本写入操作,日志对象append方法被上一层的Partition对象中的方法调用,而后者又进一步被副本管理器中的方法调用。我们按自上而下阅读了副本管理器、日志对象等单个组件的代码,了解了各自的独立功能。
现在开始慢慢地把它们融合一起,构建Kafka操作分区副本日志对象的完整调用路径。同时采用这两种方式来阅读源码,就能更高效弄懂Kafka原理。
总结

Kafka副本状态机类ReplicaManager读写副本的核心方法:


  • appendRecords:向副本写入消息,利用Log#append方法和Purgatory机制实现Follower副本向Leader副本获取消息后的数据同步操作
  • fetchMessages:从副本读取消息,为普通Consumer和Follower副本所使用。当它们向Broker发送FETCH请求时,Broker上的副本管理器调用该方法从本地日志中获取指定消息


来源:https://blog.caogenba.net/qq_33589510/article/details/122401683
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