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，生产者经过测试）。以下是代理配置：

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，broker 上没有主题，它们会自动创建。当我启动生产者时，Kafka集群出现了一个奇怪的行为：

1- 它创建所有主题，但生成数据的速率为每秒 10KB，不到一分钟，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了（因为日志目录容量不足）

2- 刚开始生成数据时，我尝试使用控制台消费者来消费数据，但它只是错误

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

3- 这是经纪人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.

经过多次重复上述日志，我们有：

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）它会出错：

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)

然后关机！

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使用相同的 Zookeeper 集群运行良好。

5- 我关闭了两个 Kafka 代理之一，仅使用一个（集群的）代理，它的行为与我使用两个节点 Kafka 集群时的行为相同。

有什么问题？

UPDATE1：我尝试了 Kafka 版本 2.1.0，但结果相同！

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UPDATE2：我找到了问题的根源。在制作过程中，我创建了 25 个主题，每个主题都有 24 个分区。令人惊讶的是，每个主题刚刚创建（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 在 server.log 文件中为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，我的场景中 25 个主题需要 12025MB，超过了总目录空间，Kafka 会报错并关闭！

只是为了测试，我使用相同的 Zookeeper 集群设置了另一个 Kafka 代理（即 broker2），并在那里创建了一个具有 24 个分区的新主题，所有空分区只占用 100K！

所以我真的很困惑！ Broker1和Broker2，同一个版本的Kafka（0.11.3）运行，只是操作系统和系统文件不同：

万一Broker1（新主题占用481MB数据）：

• OS CentOS 7 和 XFS 作为系统文件

万一Broker2（新主题占用100KB数据）：

• OS 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，索引的预分配大小由服务器属性控制：segment.index.bytes，默认值为 10485760 字节或 10MB。那是因为每个分区目录中的索引分配了 10MB：

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

另一方面，Kafka 文档提到了该属性：

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

但就我而言，它从未缩小索引。经过大量搜索后，我发现某些版本的 Java 8（在我的情况下为 192）在处理许多小文件时存在错误，并且已在更新 202 中修复。所以我将我的 Java 版本更新为 202，它解决了这个问题。