Kafka生成消息时的3种分区策略

Posted 2022-04-23 华为云开发者社区

摘要：KafkaProducer在发送消息的时候,需要指定发送到哪个分区, 那么这个分区策略都有哪些呢？

本文分享自华为云社区《​​Kafka生产者3中分区分配策略​​》，作者：石臻臻的杂货铺。

KafkaProducer在发送消息的时候,需要指定发送到哪个分区, 那么这个分区策略都有哪些呢？我们今天来看一下

使用分区策略的配置:

1. DefaultPartitioner 默认分区策略

全路径类名：org.apache.kafka.clients.producer.internals.DefaultPartitioner

• 如果消息中指定了分区，则使用它
• 如果未指定分区但存在key，则根据序列化key使用murmur2哈希算法对分区数取模。
• 如果不存在分区或key，则会使用粘性分区策略，关于粘性分区请参阅 KIP-480。

粘性分区Sticky Partitioner

为什么会有粘性分区的概念？

首先，我们指定,Producer在发送消息的时候,会将消息放到一个ProducerBatch中, 这个Batch可能包含多条消息,然后再将Batch打包发送。关于这一块可以看看我之前的文章 图解Kafka Producer 消息缓存模型。

这样做的好处就是能够提高吞吐量,减少发起请求的次数。

但是有一个问题就是, 因为消息的发送它必须要你的一个Batch满了或者linger.ms时间到了,才会发送。如果生产的消息比较少的话,迟迟难以让Batch塞满，那么就意味着更高的延迟。

在之前的消息发送中,就将消息轮询到各个分区的, 本来消息就少,你还给所有分区遍历的分配，那么每个ProducerBatch都很难满足条件。

那么假如我先让一个ProducerBatch塞满了之后,再给其他的分区分配是不是可以降低这个延迟呢？

详细的可以看看下面这张图

这张图的前提是:

Topic1 有3分区, 此时给Topic1 发9条无key的消息, 这9条消息加起来都不超过batch.size .

那么以前的分配方式和粘性分区的分配方式如下

可以看到,使用粘性分区之后,至少是先把一个Batch填满了发送然后再去填充另一个Batch。不至于向之前那样,虽然平均分配了,但是导致一个Batch都没有放满,不能立即发送。这不就增大了延迟了吗(只能通过linger.ms时间到了才发送)

划重点：

1. 当一个Batch发送之后,需要选择一个新的粘性分区的时候
   ①. 可用分区<1 ；那么选择分区的逻辑是在所有分区中随机选择。
   ②. 可用分区=1； 那么直接选择这个分区。
   ③. 可用分区>1 ; 那么在所有可用分区中随机选择。
2. 当选择下一个粘性分区的时候,不是按照分区平均的原则来分配。而是随机原则(当然不能跟上一次的分区相同)

例如刚刚发送到的Batch是 1号分区,等Batch满了,发送之后,新的消息可能会发到2或者3, 如果选择的是2,等2的Batch满了之后,下一次选择的Batch仍旧可能是1,而不是说为了平均,选择3分区。

2.UniformStickyPartitioner 纯粹的粘性分区策略

全路径类名：org.apache.kafka.clients.producer.internals.UniformStickyPartitioner

他跟DefaultPartitioner 分区策略的唯一区别就是。

DefaultPartitionerd 如果有key的话,那么它是按照key来决定分区的,这个时候并不会使用粘性分区

UniformStickyPartitioner 是不管你有没有key, 统一都用粘性分区来分配。

3. RoundRobinPartitioner 分区策略

全路径类名：org.apache.kafka.clients.producer.internals.RoundRobinPartitioner

• 如果消息中指定了分区，则使用它
• 将消息平均的分配到每个分区中。
• 与key无关

@Override
    public int partition(String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster) 
        List<PartitionInfo> partitions = cluster.partitionsForTopic(topic);
        int numPartitions = partitions.size();
        int nextValue = nextValue(topic);
        List<PartitionInfo> availablePartitions = cluster.availablePartitionsForTopic(topic);
        if (!availablePartitions.isEmpty()) 
            int part = Utils.toPositive(nextValue) % availablePartitions.size();
            return availablePartitions.get(part).partition();
         else 
            // no partitions are available, give a non-available partition
            return Utils.toPositive(nextValue) % numPartitions;
        
    

上面是具体代码。有个地方需要注意；

1. 当可用分区是0的话，那么就是遍历的是所有分区中的。
2. 当有可用分区的话，那么遍历的是所有可用分区的。

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