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面試官:你是如何診斷Kafka訊息發送到瓶頸在哪里(有的放矢才是性能優化的正確打開方式)

2021-06-10 08:07:55 軟體設計

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在訊息發送端遇到性能瓶頸時是否有辦法正確的評估瓶頸在哪呢?如何針對性的進行調優呢?

1、Kafka 訊息發送端監控指標

其實Kafka早就為我們考慮好了,Kafka提供了豐富的監控指標,并提供了JMX的方式來獲取這些監控指標,在客戶端提供的監控指標如下圖所示:
在這里插入圖片描述
主要的監控指標分類如下:

  • producer-metrics
    訊息發送端的監控指標,其子節點為該行程下所有的生產者
  • producer-node-metrics
    以Broker節點為維度,每一個發送方的資料指標,
  • producer-topic-metrics
    以topic為維度,統計該發送端的一些指標,

Kafka Producer相關的指標比較多,本文不會一一羅列,

1.1 producer-metrics

producer-metrics是發送端一個非常重要的監控項,如下圖所示:
在這里插入圖片描述
其重點項說明如下:

  • batch-size-avg
    Sender執行緒實際發送訊息時一個批次(ProducerBatch)的平均大小,

  • batch-size-max
    Sender執行緒時間發送訊息時一個批次的最大大小,

    實踐指導:個人覺得這兩個引數非常有必要進行采集,如果該值遠小于batch.size設定的值,如果吞吐量不達預期,可以適當調大linger.ms,

  • batch-split-rate
    Kafka提供了對大的ProducerBatch分割成小的機制,即如果客戶端的ProducerBatch如果超過了服務端允許的最大訊息大小,將會觸發在客戶端分割重新發送,該值記錄每秒切割的速率

  • batch-split-total
    Kafka 發生的 split 次數,

    溫馨提示:按照筆者對這部分原始碼的閱讀,我覺得ProducerBatch的split的意義不大,因為新分配的ProducerBatch的容量會等于batch.size,未超過該大小,則該Batch不會被分隔,筆者認為該功能大概率無法完成實際的切割意圖,

    實踐指導:如果該值不為0,則表示服務端,客戶端設定的訊息大小不合理,客戶端設定的batch.szie大小應該小于服務端設定的 max.message.bytes,默認值100W位元組(約等于1M)

  • buffer-available-bytes
    當前發送端快取區可用位元組大小,

  • buffer-total-bytes
    發送端總的快取區大小,默認為32M,33,554,432個位元組,

    實戰指導:如果快取區剩余位元組數持續較低,需要評估快取區大小是否合適,Sender執行緒遇到了瓶頸,從而考慮網路、Brorker是否遇到瓶頸,

  • bufferpool-wait-ratio

  • bufferpool-wait-time-total
    客戶端從快取區中申請記憶體用于創建ProducerBatch所阻塞的總時長,

    實戰指導:如果該值持續大于0,說明發送存在瓶頸,可以適當降低linger.ms的值,讓訊息有機會得到更加及時的處理,

  • produce-throttle-time-avg
    訊息發送被broker限流的平均時間

  • produce-throttle-time-max
    訊息發送被broker限流的最大時間

  • io-ratio
    IO執行緒處理IO讀寫的總時間

  • io-time-ns-avg
    每一次事件選擇器呼叫IO操作的平均時間(單位為納秒)

  • io-waittime-total
    io執行緒等待讀寫就緒的平均時間(單位為納秒)

  • iotime-total
    io處理總時間,

  • network-io-rate
    客戶端每秒所有連接的網路讀寫tps,

  • network-io-total
    客戶端所有連接上的網路操作(讀或寫)總數,

1.2 通用指標

Kafka在訊息發送端除了上述指標外,還有一些通用類的監控指標,這類指標的統計維度包括:訊息發送者、節點、TOPIC三個維度,
在這里插入圖片描述
主要的維度說明如下:

  • producer-metics
    發送端維度
  • producer-node-metrics
    發送端-Broker節點維度
  • producer-topic-metrics
    發送端-主題維度的統計

接下來說明的指標,分別以不同的維度進行統計,但其表示的含義表示一樣,故接下來統一說明,

  • incoming-byte-rate
    每秒的入端流量,每秒進入的位元組數,

  • incoming-byte-total
    總共進入的位元組數,

  • outgoing-byte-total
    總出發送的位元組數,

  • request-latency-avg
    訊息發送的平均延時,

  • request-latency-max

    訊息發送的最大延遲時間,

    實戰指導:latency-avg與max可以反應訊息發送的延遲性能,如果延遲過高,說明Sender執行緒發送訊息存在瓶頸,建議該值與linger.ms進行比較,如果該值顯著小于linger.ms,則為了提高吞吐率,可適當調整batch.size的大小

  • request-rate
    每秒發送Tps

  • request-size-avg
    訊息發送的平均大小,

  • request-size-max
    Sender執行緒單次訊息發送的最大大小,

    實戰指導:如果該值遲遲小于max.request.size,說明客戶端訊息積壓的訊息不多,如果從其他維度表明遇到了瓶頸,可以適當linger.ms,batch.size,可有效提高吞吐,

  • request-total
    請求發送的總位元組數

  • response-rate
    每秒接受服務端回應TPS

  • response-total
    收到服務端回應總數量,

2、監控指標采集

雖然Kafka內置了眾多的監控指標,但這些指標默認是存盤在記憶體中,既然是存放在記憶體中,為了避免監控資料無休止的增加記憶體觸發記憶體溢位,通常監控資料的存盤基本是基于滑動視窗,即只會存盤最近一段時間內的監控資料,進行滾動覆寫,

故為了更加直觀的展示這些指標,因為需要定時將這些資訊進行采集,統一存盤在其他資料庫等持久化存盤,可以根據歷史資料繪制曲線,希望實作的效果如下圖所示:
在這里插入圖片描述
基本的監控采集系統架構設計如下圖所示:
在這里插入圖片描述
mq-collect應該是放在生產者SDK中,通過mq-collect類別庫異步定時將采集資訊上傳的到時序資料庫InfluxDB,然后通過mq-portal門戶展示頁面,對每一個生產客戶端按指標進行可視化展示,實作監控資料的可視化,從而為性能優化提供依據,


好了,本文就介紹到這里了,一鍵三連(關注、點贊、留言)是對我最大的鼓勵

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