腾讯云消息队列（Ckafka）监控最佳指南

作者：朱丹阳，腾讯云监控开发工程师

腾讯云消息队列 CKafka 简介

消息队列 CKafka（Cloud Kafka）是基于开源 Apache Kafka 消息队列引擎，提供高吞吐性能、高可扩展性的消息队列服务。消息队列 CKafka 完美兼容 Apache Kafka 0.9、0.10、1.1、2.4 版本接口，在性能、扩展性、业务安全保障、运维等方面具有超强优势，让您在享受低成本、超强功能的同时，免除繁琐运维工作。

产品特点:

收发解耦：有效解耦生产者、消费者之间的关系。在确保同样的接口约束的前提下，允许独立扩展或修改生产者 / 消费者间的处理过程。
削峰填谷：消息队列 CKafka 能够抵挡突增的访问压力，不会因为突发的超负荷的请求而完全崩溃，有效提升系统健壮性。
顺序读写：消息队列 CKafka 能够保证一个 Partition 内消息的有序性。和大部分的消息队列一致，消息队列 CKafka 可以保证数据按照顺序进行处理，极大提升磁盘效率。
异步通信：很多时候，用户不想也不需要立即处理消息。消息队列提供了异步处理机制，允许用户把一个消息放入队列，但并不立即处理它。想向队列中放入多少消息就放多少，然后在需要的时候再去处理它们。

CKafka 基本概念和技术特征

基本概念

Producer 和 Consumer

Producer (生产者)：生产者即数据的发布者，该角色将消息发布到 Kafka 的 topic 中。broker 接收到生产者发送的消息后，broker 将该消息追加到当前用于追加数据的 segment 文件中。生产者发送的消息，存储到一个 partition 中，生产者也可以指定数据存储的 partition。
Consumer (消费者)：消费者可以从 broker 中读取数据。消费者可以消费多个 topic 中的数据。

Broker 与 Cluster

Broker：Kafka 集群包含一个或多个服务器，服务器节点称为 broker。
Cluster：多个 Broker 组成一个 Cluster。

Topic 与 Partition

Topic:（主题）是一个逻辑的概念，就是作为消息的归类，每一条发送到 Kafka 的消息都有一个类别，这就是 topic。producer 负责将消息发送到特定的 topic（发送到 Kafka 集群中的每一条消息都必须指定一个 topic），而 consumer 负责订阅 topic 并进行消费。
Partition:（分区）是物理的概念，每个 topic 包含一个或多个 Partition。一个分区只属于一个主题。

技术特征

高吞吐

消息队列 CKafka 中存在大量的网络数据持久化到磁盘和磁盘文件通过网络发送的过程。这一过程的性能直接影响 Kafka 的整体吞吐量，主要通过以下几点实现：

1. 高效使用磁盘：磁盘中顺序读写数据，提高磁盘利用率。

写 message：消息写到 page cache，由异步线程刷盘。
读 message：消息直接从 page cache 转入 socket 发送出去。
当从 page cache 没有找到相应数据时，此时会产生磁盘 IO，从磁盘加载消息到 page cache，然后直接从 socket 发出去。

2. Broker 的零拷贝（Zero Copy）机制：使用 sendfile 系统调用，将数据直接从页缓存发送到网络上。

3. 减少网络开销

数据压缩降低网络负载。
批处理机制：Producer 批量向 Broker 写数据、Consumer 批量从 Broker 拉数据。

数据持久化

消息队列 CKafka 的数据持久化主要通过如下原理实现：

Topic 中 Partition 存储分布 在消息队列 CKafka 文件存储中，同一 Topic 有多个不同 Partition，每个 Partition 在物理上对应一个文件夹，用户存储该 Partition 中的消息和索引文件。例如，创建两个 Topic，Topic1 中存在 5 个 Partition，Topic2 中存在 10 个 Partition，则整个集群上会相应生成 5 10 = 15 个文件夹。
Partition 中文件存储方式 Partition 物理上由多个 segment 组成，每个 segment 大小相等，顺序读写，快速删除过期 segment, 提高磁盘利用率。

水平扩展（Scale Out）