Kafka 原始碼剖析
1.概述
在對Kafka使用層面掌握後，進一步提升分析其原始碼是極有必要的。縱觀Kafka原始碼工程結構，不算太複雜，程式碼量也不算大。分析研究其實現細節難度不算太大。今天筆者給大家分析的是其核心處理模組，core模組。
2.內容
首先，我們需要對Kafka的工程結構有一個整體的認知度，Kafka 大家最為熟悉的就是其消費者與生產者。然其，底層的儲存機制，選舉機制，備份機制等實現細節，需要我們對其原始碼仔細閱讀學習，思考與分析其設計之初的初衷。下面，我們首先來看看Kafka原始碼工程模組分佈，截止當天日期，官方託管在 Github 上的 Kafka 原始碼版本為：0.10.2.1，其工程分佈結構如下圖所示：
這裡筆記只針對core模組進行說明，其他模組均是啟動指令碼，文件說明，測試類或是Java客戶端的相關程式碼，本篇部落格就不多做贅述了。
| 模組名 | 說明 |
| admin | kafka的管理員模組，操作和管理其topic，partition相關，包含建立，刪除topic，或者拓展分割槽等。 |
| api | 主要負責資料互動，客戶端與服務端互動資料的編碼與解碼。 |
| client | 該模組下就一個類，producer讀取kafka broker元資料資訊，topic和分割槽，以及leader。 |
| cluster | 這裡包含多個實體類，有Broker，Cluster，Partition，Replica。其中一個Cluster由多個Broker組成，一個Broker包含多個Partition，一個Topic的所有Partition分佈在不同的Broker中，一個Replica包含都個Partition。 |
| common | 這是一個通用模組，其只包含各種異常類以及錯誤驗證。 |
| consumer | 消費者處理模組，負責所有的客戶端消費者資料和邏輯處理。 |
| controller | 此模組負責中央控制器的選舉，分割槽的Leader選舉，Replica的分配或其重新分配，分割槽和副本的擴容等。 |
| coordinator | 負責管理部分consumer group和他們的offset。 |
| javaapi | 提供Java語言的producer和consumer的API介面。 |
| log | 這是一個負責Kafka檔案儲存模組，負責讀寫所有的Kafka的Topic訊息資料。 |
| message | 封裝多條資料組成一個數據集或者壓縮資料集。 |
| metrics | 負責內部狀態的監控模組。 |
| network | 該模組負責處理和接收客戶端連線，處理網路時間模組。 |
| producer | 生產者的細節實現模組，包括的內容有同步和非同步的訊息傳送。 |
| security | 負責Kafka的安全驗證和管理模組。 |
| serializer | 序列化和反序列化當前訊息內容。 |
| server | 該模組涉及的內容較多，有Leader和Offset的checkpoint，動態配置，延時建立和刪除Topic，Leader的選舉，Admin和Replica的管理，以及各種元資料的快取等內容。 |
| tools | 閱讀該模組，就是一個工具模組，涉及的內容也比較多。有匯出對應consumer的offset值；匯出LogSegments資訊，以及當前Topic的log寫的Location資訊；匯出Zookeeper上的offset值等內容。 |
| utils | 各種工具類，比如Json，ZkUtils，執行緒池工具類，KafkaScheduler公共排程器類，Mx4jLoader監控載入器，ReplicationUtils複製集工具類，CommandLineUtils命令列工具類，以及公共日誌類等內容。 |
3.原始碼環境
閱讀Kafka原始碼需要準備以下環境：
- JDK
- IDE（Eclipse，IDEA或者其他）
- gradle
關於環境的搭建，大家可以利用搜索引擎去完成，比較基礎，這裡就不多贅述了。然後在原始碼工程目錄下執行以下命令：
- gradle idea（編輯器為IDEA）
- gradle eclipse（編輯器為Eclipse）
如何選擇，可按照自己所使用的編輯器即可。這裡筆者所使用的是IDEA，執行命令後，會在原始碼目錄生成以下檔案，如下圖所示：
然後，在編輯器中匯入該原始碼專案工程即可，如下圖所示：
4.執行原始碼
這裡，我們先在config模組下設定server.properties檔案，按照自己的需要設定，比如分割槽數，log的儲存路徑，zookeeper的地址設定等等。然後，我們在編輯器中的執行中設定相關的啟動引數，如下圖所示：
啟動類Kafka.scala在core模組下，需要注意的是，這裡在啟動Kafka之前，確保我們之前在server.properties檔案中所配置的Zookeeper叢集已正常執行，然後我們在編輯器中執行Kafka原始碼，如下圖所示：
5.預覽結果
這裡，我們做一下簡單的修改，在啟動類的開頭列印一句啟動日誌和啟動時間，部分執行日誌和執行結果截圖如下所示：
Start Kafka,DateTime[1494065094606] [2017-05-06 18:04:54,830] INFO KafkaConfig values: advertised.host.name = null advertised.listeners = null advertised.port = null authorizer.class.name = auto.create.topics.enable = true auto.leader.rebalance.enable = true background.threads = 10 broker.id = 0 broker.id.generation.enable = true broker.rack = null compression.type = producer connections.max.idle.ms = 600000 controlled.shutdown.enable = true
如上圖，紅色框即是我們簡單的新增的一句程式碼。
6.總結
本篇部落格給大家介紹了Kafka原始碼的core模組下各個子模組所負責的內容，以及如何便捷的去閱讀原始碼，以及在編輯器中執行Kafka原始碼。後續，再為大家分析Kafka的儲存機制，選舉機制，備份機制等內容的實現細節。最後，歡迎大家使用Kafka-Eagle監控工具。
7.結束語
這篇部落格就和大家分享到這裡，如果大家在研究學習的過程當中有什麼問題，可以加群進行討論或傳送郵件給我，我會盡我所能為您解答，與君共勉！