一.背景：
最近发现生产ELK集群中的Logstash服务器内存资源和CPU负载经常性跑高的情况，同时考虑到Logstash节点为单点部署没有容灾特性，需增加一个Logstash节点，并同时对Kafka做相关调优，调整每个topic的分区数partition和副本数replica，提升集群的吞吐能力和容灾能力。
二.系统环境：
所使用集群架构组件及版本信息如下：
操作系统OS版本：CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
名称 | 版本号 |
filebeat | 7.10.0 |
kafka | 2.4.1 |
zookeeper | 3.5.7 |
logstash | 7.5.2 |
elasticsearch | 7.5.2 |
kibana | 7.5.2 |
三.实施步骤：
以下涉及到的操作输入命令根据实际情况路径和文件名修改
1.Kafka调优：
（1）首先备份原有配置文件：
cp -a server.properties server.properties.bak
（2）然后修改server.properties配置文件里的
打开自动创建标题topic的选项（上图划红线处），否则后续出现新的项目的时候，生产者传递过来的数据不会自动创建对应的标题，自动指定该标题的分区partition和副本replica，配合后续参数项使用
（3）调整用于负责网络收发数据和处理数据读写请求的线程数，这两个参数需要根据实际的网络带宽情况和磁盘的io性能设置
（4） 调整kafka中生成除内置标题topic之外标题的分区数partition，副本数replica，副本复制成功最小确认数min.insync.replica，副本复制成功反馈机制ack，标题offset的分区数，副本数，等参数项
（5）在调整标题topic的分区数num.partition后，需要让系统把数据分发和同步到新的分区中，形成副本集，所以这里要调整触发重新分发文件的时间为1个小时，以便尽快让数据均衡到每个新的节点，所以把log.retention.hours调整由24调整为1
（6）以上修改配置文件的步骤在kafka集群所有节点上都执行一遍，确保集群内节点的配置一致
（7）Kafka的配置文件修改完毕后，先不要重启kafka，否则会出现当前运行集群的数据和配置文件不匹配的错误，所以需要首先手动调整原有的标题topic的分区数partition和副本数replica，首先list一下现有分区
/usr/local/elk/src/kafka-2.4.1/bin/kafka-topics.sh --list --zookeeper localhost:2181
其中除了__consumer_offsets为kafka内置标题topic不可进行在线调整其分区数外(副本数可以在线调整)，其余均为用户创建的标题，可以通过kafka提供的脚本工具在线调整，见下文
（8）接着首先调整内置标题__consumer_offsets，由于其分区partition默认为50且不可调整，所以只能通过脚本工具bin/kafka-reassign-partitions.sh调整其副本数replica，首先根据步骤4中配置文件的定义，确定其副本数为3，然后可以编写json文件定义其副本配置如下：
共50个分区，所以需要有50个配置块，编辑完文件后保存为partition-topic-test3.json然后使用如下命令调整副本数
/usr/local/elk/src/kafka-2.4.1/bin/kafka-reassign-partitions.sh --reassignment-json-file /root/partitions-topic-test3.json --zookeeper localhost:2181 --execute
之后使用下面命令确认副本调整情况，确认每一个分区状态都已调整成功才算调整完毕
/usr/local/elk/src/kafka-2.4.1/bin/kafka-reassign-partitions.sh --reassignment-json-file /root/partitions-topic-test3.json --zookeeper localhost:2181 --verify
（9）处理完内置标题后，接着来处理其他标题，根据步骤（4）中配置文件的定义，普通标题topic的默认分区数为8，然后使用下图的脚本工具在线调整其分区数为8，如下
/usr/local/elk/src/kafka-2.4.1/bin/kafka-topics.sh --zookeeper localhost:2181 --alter --topic mms-admin-test --partitions 8
每一个标题topic都执行以上操作，确保所有标题分区调整完毕
（10）然后和步骤8类似，同样编写partitions-topic-test.json文件定义所有标题topic的分区数和副本数的配置，确保每一个topic都有8个配置块，每个配置块有0,1,2三个副本数，代表8个分区数的副本分配情况。其中分区partition编号从0开始，副本数编号统一为0,1,2，代表每个分区的副本分散在3个Kafka节点上，形成冗余备份
（11）之后同样使用下图中的脚本工具加载上一步中编写的json文件，调整副本数replica，之后进行确认
/usr/local/elk/src/kafka-2.4.1/bin/kafka-reassign-partitions.sh --reassignment-json-file /root/partitions-topic-test.json --zookeeper localhost:2181 --execute
确认副本数调整情况：
/usr/local/elk/src/kafka-2.4.1/bin/kafka-reassign-partitions.sh --reassignment-json-file /root/partitions-topic-test.json --zookeeper localhost:2181 --verify
（12） 现有标题topic的分区数partition和副本数replica全部调整完毕后(注意在集群的其中一台节点上执行一遍调整即可)，即可重启kafka集群
2.Logstash调优：
（1）调整logstash的标题topic分区消费策略为轮询，默认消费策略为按范围range，添加如下图箭头所示的配置段
注意有多个input配置段则都需要添加上该配置段。接着调整logstash针对单个标题topic的消费线程数，这里只要保持 “logstash的个数” x “线程总数”=“单个标题topic的总分区数partition” 即可，当前有2个logstash同时工作(消费)，则单个logstash的线程数调整为4。这样的配置可以使logstash消费性能达到最大。这也是开头Kafka的配置文件中分区数调整为8的原因（见Kafka调优步骤（4））。性能相关的配置项见下图箭头所示：
修改完所有Logstash节点后，等logstash自动加载配置文件即可，若没有配置自动重载，则手动重启所有的logstash服务即可
四.调优结果：
经过调优后，消费者负载已达到均衡，采集的事件数较为接近，如下图：
最后把所有kafka节点的配置文件server.properties里的数据均衡分发时间间隔log.retention.hours还原回24小时，避免频繁触发数据同步，增加系统资源花销，影响kafka集群的正常使用，具体操作步骤详见Kafka调优中的步骤（5），最后重启整个kafka集群
