Kafka的存储特点
MessageQuene是干嘛的？
简单来说就是用来分发消息用的。它的出现并非为了提高性能，加速消息传输。
消息队列提供了数据上的冗余，但它不是一种缓存。
如果只是为了加速传输，直接把producer和consumer结合一起，中间放一个全内存的quene，不用网络传输，没有持久化，那岂不是更快。
也并非只是消息的存放源，如果只是存放消息，也许用数据库和redis会更快。
对MessageQuene最好的诠释："fire and forget"（来自active mq文档），中文叫解耦。
它有效实现了producer和consumer的解耦，降低了系统的复杂性。
生产者只需要关系自己的生产工作，不需要关心自己生产的东西被谁消费，如何消费。它应该简单地把东西生产好，往仓库一放（fire），然后就不用管了（forget）。后面的如何交付消费者，是否丢失消息之类的不用再管。
负责与消费者打交道，交付的可靠性问题，这个由MessageQuene来处理。消息队列就是一个接盘手。
kafka存储特点：
与传统的JMS不一样，它不是为了实现JMS而设计，它追求分布式，高可用和并发性能而生。
kafka集群会保存所有发布的消息，无论是否确认被消费者接收了。所有的这些都会作为log保存起来，好几天才会删，
最神奇的是：完全不会因为这种持久化而导致性能变差。
这跟kafka的log存储方式有关系，数据文件（.index）配合索引文件(.log)的形式来查询，所以每次都是通过offset对消息进行读取。基本都只需要恒定次数的寻址就可以完成。
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上图中，左边为index文件，其中存储的是k-v格式的键值对，key是消息在对应log文件的position（如1，3，6，8...）
这些序号并不是连续的，这种方式叫稀疏存储，并没有为每条消息都在index文件中建立索引，
而是每隔一定字节的数据建立索引。这样是为了避免索引文件占用过多的空间，从而可以把索引文件保存在内存中（通过nmap直接内存操作,时间换空间）。
缺点就是：没有建立索引的message不能一次定位，需要进行一次顺序扫描，只是这次的范围会很小。
例如：index文件元数据3，497，3代表在log文件顺序第3条（全局partiton为第368772条消息），497为消息的物理偏移位置（内存的地址）。
Segment file是什么？
生产者生产的消息按照分组策略被发送到broker的partition的时候，这些消息在内存放不下会存放到磁盘的文件中，物理上，partition包含多个segment。每个segment的消息数量不一定相等，这样的特性方便segment file被快速删除，它的生命周期由服务端配置决定。
partition在磁盘就是一个目录，目录名=topic名+序号。在这个目录下，有两类文件：1，log后缀的文件 2，index后缀的文件。
每一个log文件和index文件相对应，这一对文件就是segment file，也就是一个段。
log文件存放数据的，就是消息。
index文件是索引文件，存放相关metadata。
index文件存放大量的元数据，而log文件则存储大量的消息。元数据是指向对应的log文件中消息的物理偏移地址（如消费到第18条，offset=10，在第二个文件，指向地址=8）。
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上图为Segment文件的命名规则。第2个命名：多个0+（offset=368769）,即上一个文件最后一条消息的序号。offset是消息在partition唯一标识，可以认为是增量序列索引。
这样命名的好处是显而易见的！
假如一个消费者消费到了第368770消息（offset=368770），要继续消费，怎么做？
1，从所有log文件找出对应的文件，第368770条消息位于00000000000000368769.log这个文件中，这一步采用的就是常见的“二分法查找”，比较快速定位到所在文件。
2.然后再根据当前segment的最小offset值取得差值（368770-368769），就是它在.log的相对位置，再去读取即可
如何保证消息消费的有序性呢？
答案：没办法。
因为消息会被分组到不同的broker，大多数情况下都没法做到全局的有序性。保证有序性的前提是，有且只有一个partition。
那怎么去分布式，负载均衡？所以kafka消息的全局有序，其实是个伪命题。我们只能保证当前的partition的有序性。
针对一个topic里面的数据，只能做到partition内部的有序。
kafka极少进行进行大量的读磁盘操作，主要定期进行写磁盘操作，此操作的效率很高。这跟kafka的读写设计息息相关
kafka读写消息特点：
写：
消息从java heap转入page cache（ram）
由异步线程刷盘（flush），消息从ram刷入磁盘（rom）
读：
先查找page cache，有的话直接socket发送出去
没有找到则会进行磁盘I/O操作，从磁盘加载消息到page cache，然后直接socket发送出去。
kafka高效文件存储的设计特点：
topic中一个parition大文件分若干segment file小文件，很容易定期清除已经消费完的文件。减少磁盘占用。
通过索引可快速定位msg。
通过index元数据全部映射memory，可以避免segment file的IO磁盘操作。
通过索引文件稀疏存储，大幅降低索引文件占用磁盘空间的大小。
总之，kafka的消息存储采用分区（partition），分段（Segment），和稀疏存储来达到高效性。
