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第1章 认识Apache Kafka 1

1.1 Kafka快速入门 1

1.1.1下载并解压缩Kafka二进制代码压缩包文件 2

1.1.2启动服务器 3

1.1.3创建topic 3

1.1.4发送消息 4

1.1.5消费消息 4

1.2消息引擎系统 5

1.2.1消息设计 6

1.2.2传输协议设计 6

1.2.3消息引擎范型 6

1.2.4 Java消息服务 8

1.3 Kafka概要设计 8

1.3.1吞吐量/延时 8

1.3.2消息持久化 11

1.3.3负载均衡和故障转移 12

1.3.4伸缩性 13

1.4 Kafka基本概念与术语 13

1.4.1消息 14

1.4.2 topic和partition 16

1.4.3 offset 17

1.4.4 replica 18

1.4.5 leader和follower 18

1.4.6 ISR 19

1.5 Kafka使用场景 20

1.5.1消息传输 20

1.5.2网站行为日志追踪 20

1.5.3审计数据收集 20

1.5.4日志收集 20

1.5.5 Event Sourcing 21

1.5.6流式处理 21

1.6本章小结 21

第2章 Kafka发展历史 22

2.1 Kafka的历史 22

2.1.1背景 22

2.1.2 Kafka横空出世 23

2.1.3 Kafka开源 24

2.2 Kafka版本变迁 25

2.2.1 Kafka的版本演进 25

2.2.2 Kafka的版本格式 26

2.2.3新版本功能简介 26

2.2.4旧版本功能简介 31

2.3如何选择Kafka版本 35

2.3.1根据功能场景 35

2.3.2根据客户端使用场景 35

2.4 Kafka与Confluent 36

2.5本章小结 37

第3章 Kafka线上环境部署 38

3.1集群环境规划 38

3.1.1操作系统的选型 38

3.1.2磁盘规划 40

3.1.3磁盘容量规划 42

3.1.4内存规划 43

3.1.5 CPU规划 43

3.1.6带宽规划 44

3.1.7典型线上环境配置 45

3.2伪分布式环境安装 45

3.2.1安装Java 46

3.2.2安装ZooKeeper 47

3.2.3安装单节点Kafka集群 48

3.3多节点环境安装 49

3.3.1安装多节点ZooKeeper集群 50

3.3.2安装多节点Kafka 54

3.4验证部署 55

3.4.1测试topic创建与删除 55

3.4.2测试消息发送与消费 57

3.4.3生产者吞吐量测试 58

3.4.4消费者吞吐量测试 58

3.5参数设置 59

3.5.1 broker端参数 59

3.5.2 topic级别参数 62

3.5.3 GC参数 63

3.5.4 JVM参数 64

3.5.5 OS参数 64

3.6本章小结 65

第4章 producer开发 66

4.1 producer概览 66

4.2构造producer 69

4.2.1 producer程序实例 69

4.2.2 producer主要参数 75

4.3消息分区机制 80

4.3.1分区策略 80

4.3.2自定义分区机制 80

4.4消息序列化 83

4.4.1默认序列化 83

4.4.2自定义序列化 84

4.5 producer拦截器 87

4.6无消息丢失配置 90

4.6.1 producer端配置 91

4.6.2 broker端配置 92

4.7消息压缩 92

4.7.1 Kafka支持的压缩算法 93

4.7.2算法性能比较与调优 93

4.8多线程处理 95

4.9旧版本producer 96

4.10本章小结 98

第5章 consumer开发 99

5.1 consumer概览 99

5.1.1消费者（consumer） 99

5.1.2消费者组（consumer group） 101

5.1.3位移（offset） 102

5.1.4位移提交 103

5.1.5 _consumer_offsets 104

5.1.6消费者组重平衡（consumer group rebalance） 106

5.2构建consumer 106

5.2.1 consumer程序实例 106

5.2.2 consumer脚本命令 111

5.2.3 consumer主要参数 112

5.3订阅topic 115

5.3.1订阅topic列表 115

5.3.2基于正则表达式订阅topic 115

5.4消息轮询 115

5.4.1 poll内部原理 115

5.4.2 poll使用方法 116

5.5位移管理 118

5.5.1 consumer位移 119

5.5.2新版本consumer位移管理 120

5.5.3自动提交与手动提交 121

5.5.4旧版本consumer位移管理 123

5.6重平衡（rebalance） 123

5.6.1 rebalance概览 123

5.6.2 rebalance触发条件 124

5.6.3 rebalance分区分配 124

5.6.4 rebalance generation 126

5.6.5 rebalance协议 126

5.6.6 rebalance流程 127

5.6.7 rebalance监听器 128

5.7解序列化 130

5.7.1默认解序列化器 130

5.7.2自定义解序列化器 131

5.8多线程消费实例 132

5.8.1每个线程维护一个KafkaConsumer 133

5.8.2单KafkaConsumer实例＋多worker线程 135

5.8.3两种方法对比 140

5.9独立consumer 141

5.10旧版本consumer 142

5.10.1概览 142

5.10.2 high-level consumer 143

5.10.3 low-level consumer 147

5.11本章小结 153

第6章 Kafka设计原理 154

6.1 broker端设计架构 154

6.1.1消息设计 155

6.1.2集群管理 166

6.1.3副本与ISR设计 169

6.1.4水印（watermark）和leader epoch 174

6.1.5日志存储设计 185

6.1.6通信协议（wire protocol） 194

6.1.7 controller设计 205

6.1.8 broker请求处理 216

6.2 producer端设计 219

6.2.1 producer端基本数据结构 219

6.2.2工作流程 220

6.3 consumer端设计 223

6.3.1 consumer group状态机 223

6.3.2 group管理协议 226

6.3.3 rebalance场景剖析 227

6.4实现精确一次处理语义 230

6.4.1消息交付语义 230

6.4.2幂等性producer （idempotentproducer） 231

6.4.3事务（transaction） 232

6.5本章小结 234

第7章 管理Kafka集群 235

7.1集群管理 235

7.1.1启动broker 235

7.1.2关闭broker 236

7.1.3设置JMX端口 237

7.1.4增加broker 238

7.1.5升级broker版本 238

7.2 topic管理 241

7.2.1创建topic 241

7.2.2删除topic 243

7.2.3查询topic列表 244

7.2.4查询topic详情 244

7.2.5修改topic 245

7.3 topic动态配置管理 246

7.3.1增加topic配置 246

7.3.2查看topic配置 247

7.3.3删除topic配置 248

7.4 consumer相关管理 248

7.4.1查询消费者组 248

7.4.2重设消费者组位移 251

7.4.3删除消费者组 256

7.4.4 kafka-consumer-offset-checker 257

7.5 topic分区管理 258

7.5.1 preferred leader选举 258

7.5.2分区重分配 260

7.5.3增加副本因子 263

7.6 Kafka常见脚本工具 264

7.6.1 kafka-console-producer脚本 264

7.6.2 kafka-console-consumer脚本 265

7.6.3 kafka-run-class脚本 267

7.6.4查看消息元数据 268

7.6.5获取topic当前消息数 270

7.6.6查询_consumer_offsets 271

7.7 API方式管理集群 273

7.7.1服务器端API管理topic 273

7.7.2服务器端API管理位移 275

7.7.3客户端API管理topic 276

7.7.4客户端API查看位移 280

7.7.5 0.11.0.0版本客户端API 281

7.8 MirrorMaker 285

7.8.1概要介绍 285

7.8.2主要参数 286

7.8.3使用实例 287

7.9 Kafka安全 288

7.9.1 SASL＋ACL 289

7.9.2 SSL加密 297

7.10常见问题 301

7.11本章小结 304

第8章 监控Kafka集群 305

8.1集群健康度检查 305

8.2 MBean监控 306

8.2.1监控指标 306

8.2.2指标分类 308

8.2.3定义和查询JMX端口 309

8.3 broker端JMX监控 310

8.3.1消息入站/出站速率 310

8.3.2 controller存活JMX指标 311

8.3.3备份不足的分区数 312

8.3.4 leader分区数 312

8.3.5 ISR变化速率 313

8.3.6 broker I/O工作处理线程空闲率 313

8.3.7 broker网络处理线程空闲率 314

8.3.8单个topic总字节数 314

8.4 clients端JMX监控 314

8.4.1 producer端JMX监控 314

8.4.2 consumer端JMX监控 316

8.5 JVM监控 317

8.5.1进程状态 318

8.5.2 GC性能 318

8.6 OS监控 318

8.7主流监控框架 319

8.7.1 JmxTool 320

8.7.2 kafka-manager 320

8.7.3 Kafka Monitor 325

8.7.4 Kafka Offset Monitor 327

8.7.5 CruiseControl 329

8.8本章小结 330

第9章 调优Kafka集群 331

9.1引言 331

9.2确定调优目标 333

9.3集群基础调优 334

9.3.1禁止atime更新 335

9.3.2文件系统选择 335

9.3.3设置swapiness 336

9.3.4 JVM设置 337

9.3.5其他调优 337

9.4调优吞吐量 338

9.5调优延时 342

9.6调优持久性 343

9.7调优可用性 347

9.8本章小结 349

第10章 Kafka Connect与Kafka Streams 350

10.1引言 350

10.2 Kafka Connect 351

10.2.1概要介绍 351

10.2.2 standalone Connect 353

10.2.3 distributed Connect 356

10.2.4开发connector 359

10.3 Kafka Streams 362

10.3.1流处理 362

10.3.2 Kafka Streams核心概念 364

10.3.3 Kafka Streams与其他框架的异同 368

10.3.4 Word Count实例 369

10.3.5 Kafka Streams应用开发 372

10.3.6 Kafka Streams状态查询 382

10.4本章小结 386