Kafka在创建新主题时会产生大量额外数据

Question

我有一个 3 节点 Zookeeper 集群版本 3.4.11 和 2 节点 Kafka 集群版本 0.11.3。我们编写了一个生产者，将消息发送到Kafka集群的特定主题和分区（我之前做过，并且对生产者进行了测试）。以下是经纪人配置：

broker.id=1
listeners=PLAINTEXT://node1:9092
num.partitions=24
delete.topic.enable=true
default.replication.factor=2
log.dirs=/data
zookeeper.connect=zoo1:2181,zoo2:2181,zoo3:2181
log.retention.hours=168
zookeeper.session.timeout.ms=40000
zookeeper.connection.timeout.ms=10000
offsets.topic.replication.factor=2
transaction.state.log.replication.factor=2
transaction.state.log.min.isr=2

一开始，经纪人上没有主题，它们会自动创建。当我启动生产者时，Kafka 集群表现出奇怪的行为：

1-它创建了所有主题，但虽然生成数据的速率为每秒 10KB，但在不到一分钟的时间内，每个代理的日志目录从零数据变为 9.0 GB 数据！并且所有代理都关闭（因为缺乏日志目录容量）

2-就在开始生成数据时，我尝试使用控制台消费者使用数据，但它只是出错

WARN Error while fetching metadata with correlation id 2 : {Topic1=LEADER_NOT_AVAILABLE} (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)

3-以下是经纪商日志中反复出现的错误：

INFO Updated PartitionLeaderEpoch. New: {epoch:0, offset:0}, Current: {epoch:-1, offset-1} for Partition: Topic6-6. Cache now contains 0 entries. (kafka.server.epoch.LeaderEpochFileCache)
WARN Newly rolled segment file 00000000000000000000.log already exists; deleting it first (kafka.log.Log)
WARN Newly rolled segment file 00000000000000000000.index already exists; deleting it first (kafka.log.Log)
WARN Newly rolled segment file 00000000000000000000.timeindex already exists; deleting it first (kafka.log.Log)
ERROR [Replica Manager on Broker 1]: Error processing append operation on partition Topic6-6 (kafka.server.ReplicaManager)
kafka.common.KafkaException: Trying to roll a new log segment for topic partition Topic6-6 with start offset 0 while it already exists.

多次重复上述日志后，我们得到：

ERROR [ReplicaManager broker=1] Error processing append operation on partition Topic24-10 (kafka.server.ReplicaManager)
org.apache.kafka.common.errors.InvalidOffsetException: Attempt to append an offset (402) to position 5 no larger than the last offset appended (402)

最后（当 log-dir 中没有空间时）出现错误：

FATAL [Replica Manager on Broker 1]: Error writing to highwatermark file:  (kafka.server.ReplicaManager)
java.io.FileNotFoundException: /data/replication-offset-checkpoint.tmp (No space left on device)

并关闭！

4-我在另一台机器上设置了新的单节点 Kafka 版本 0.11.3，它使用相同的生产者和相同的 Zookeeper 集群运行良好。

5-我关闭了两个 Kafka 代理之一，只使用（集群的）一个代理，其行为与我使用两个节点 Kafka 集群时的行为相同。

问题是什么？

UPDATE1：我尝试了 Kafka 2.1.0 版本，但结果相同！

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UPDATE2：我发现了问题的根源。在生产过程中，我创建了 25 个主题，每个主题有 24 个分区。令人惊讶的是，每个主题在创建后（使用 kafka-topic.sh 命令并且没有存储数据时）占用了 481MB 空间！例如，在每个分区目录的主题“20”的日志目录中，我有以下文件，总共有21MB：

00000000000000000000.index (10MB)  00000000000000000000.log(0MB)  00000000000000000000.timeindex(10MB)  leader-epoch-checkpoint(4KB)

Kafka 为 server.log 文件中的每个主题分区写入以下行：

[2019-02-05 10:10:54,957] INFO [Log partition=topic20-14, dir=/data] Loading producer state till offset 0 with message format version 2 (kafka.log.Log)
[2019-02-05 10:10:54,957] INFO [Log partition=topic20-14, dir=/data] Completed load of log with 1 segments, log start offset 0 and log end offset 0 in 1 ms (kafka.log.Log)
[2019-02-05 10:10:54,958] INFO Created log for partition topic20-14 in /data with properties {compression.type -> producer, message.format.version -> 2.1-IV2, file.delete.delay.ms -> 60000, max.message.bytes -> 1000012, min.compaction.lag.ms -> 0, message.timestamp.type -> CreateTime, message.downconversion.enable -> true, min.insync.replicas -> 1, segment.jitter.ms -> 0, preallocate -> false, min.cleanable.dirty.ratio -> 0.5, index.interval.bytes -> 4096, unclean.leader.election.enable -> false, retention.bytes -> -1, delete.retention.ms -> 86400000, cleanup.policy -> [delete], flush.ms -> 9223372036854775807, segment.ms -> 604800000, segment.bytes -> 1073741824, retention.ms -> 604800000, message.timestamp.difference.max.ms -> 9223372036854775807, segment.index.bytes -> 10485760, flush.messages -> 9223372036854775807}. (kafka.log.LogManager)
[2019-02-05 10:10:54,958] INFO [Partition topic20-14 broker=0] No checkpointed highwatermark is found for partition topic20-14 (kafka.cluster.Partition)
[2019-02-05 10:10:54,958] INFO Replica loaded for partition topic20-14 with initial high watermark 0 (kafka.cluster.Replica)
[2019-02-05 10:10:54,958] INFO [Partition topic20-14 broker=0] topic20-14 starts at Leader Epoch 0 from offset 0. Previous Leader Epoch was: -1 (kafka.cluster.Partition)

服务器日志上没有错误。如果我生成有关该主题的数据，我什至可以使用数据。由于总日志目录空间为10GB，在我的场景中，Kafka需要12025MB用于25个主题，这大于总目录空间，Kafka将出错并关闭！

为了进行测试，我使用相同的 Zookeeper 集群设置了另一个 Kafka 代理（即 Broker2），并创建了一个具有 24 个分区的新主题，其中所有空分区仅占用 100K！

所以我真的很困惑！Broker1和Broker2运行相同版本的Kafka（0.11.3），只是操作系统和系统文件不同：

以Broker1为例（新to​​pic占用481MB数据）：

• 操作系统 CentOS 7 和 XFS 作为系统文件

以Broker2为例（新to​​pic占用100KB数据）：

• 操作系统 Ubuntu 16.04 和 ext4 作为系统文件

Answer 1

• 为什么 Kafka 为每个分区预分配 21MB？

这是正常行为，索引的预分配大小使用服务器属性进行控制：segment.index.bytes默认值为 10485760 字节或 10MB。这是因为每个分区目录中的索引分配 10MB：

00000000000000000000.index (10MB)  
00000000000000000000.log(0MB)  
00000000000000000000.timeindex(10MB)  
leader-epoch-checkpoint(4KB)

另一方面，Kafka 文档谈到了该属性：

We preallocate this index file and shrink it only after log rolls.

但就我而言，它从未缩小指数。经过大量搜索后，我发现某些版本的 Java 8（我的例子是 192）在处理许多小文件时存在错误，并且在更新 202 中修复了该错误。因此，我将 Java 版本更新到 202，它解决了问题。