Kafka基础知识04 — 集群中的controller, rebalance, HW,Kafka中的优化问题

Kafka集群中的controller, rebalance, HW

1. controller

集群中谁来充当controller

每个broker启动时会向zk创建一个临时序号节点，获得的序号最小的那个broker将会作为集群中的controller，负责几件事：

 当集群中有一个副本的leader挂掉，需要在集群中选举出一个新的leader，选举的规则是从isr集合中最左边获得。

 当集群中有broker新增或减少，controller会同步信息给其他broker

 当集群中有分区新增或减少，controller会同步信息给其他broker

2. rebalance机制

 前提：消费组中的消费者没有指明分区来消费

 触发的条件：当消费组中的消费者和分区的关系发生变化的时候

 分区分配的策略：在rebalance之前，分区怎么分配会有三种策略

         range：根据公式计算得到每个消费者消费哪几个区域：

                前面的消费者是：(分区总数 / 消费者数量)+1

                之后的消费者是：分区总数 / 消费者数量

         轮询：大家轮着来

         sticky：粘合策略，如果需要rebalance，会在之前已分配的基础上进行调整，不会改变之前的分配情况。如果这个策略没有开，那么就要进行全部的重新分配，提议开始。

3. HW和LEO

LEO是某个副本最后消息的消息位置（log-end-offset）

HW是已完成同步的位置。消息在写入broker时，且每个broker完成这条消息的同步后，hw才会变化。在这之前消费者是消费不到这条消息的。在同步完成之后，HW更新之后，消费者才能消费到这条消息，这样的目的是防止消息的丢失。

还有一种情况，如果broker0在更新完最新消息，且同步给了broker1，消费者已经读完最新消息，如果这时broker0挂掉，那么broker1会成为新的leader，这是最新消息会被消费者再次读取，造成了消费的重复读。

Kafka中的优化问题

1. 如何防止消息丢失

 生产者：1) 使用同步发送  2) 把ack设成1或者all，并且设置同步的分区数>=2

 消费者：把自动提交改成手动提交

2. 如何防止重复消费

在防止消息丢失的方案中，如果生产者发送完消息后，由于网络抖动，没有收到ack，但实际上broker已经收到了。此时生产者会进行重试，于是broker就会收到多条一样的消息，而造成消费者的重复消费。

怎么解决：

 生产者关闭重试：会造成丢失消息（不提议）

 消费者解决非幂等性消费问题：

所谓幂等性：多次访问的结果是一样的。对于restful的请求（get(幂等), post(非幂等), put(幂等), delete(幂等)）

解决方案：

     在数据库中创建联合索引，防止一样的主键创建出多条记录

     使用分布式锁，以业务id为锁，保证只有一条记录能够创建成功

3. 如何做到消息的顺序消费

 生产者：保证消息按顺序消费，且消息不丢失 — 使用同步的发送，ack设置成非0的值

 消费者：主题只能设置一个分区，消费组中只能有一个消费者

kafka的顺序消费使用场景不多，由于牺牲掉了性能，但是列如RocketMQ在这一块有专门的功能已设计好。

4. 如何解决消息积压问题

1) 消息积压问题的出现

消息的消费者的消费速度，远赶不上生产者的生产消息的速度，导致kafka中有大量的数据没有被消费。随着没有被消费的数据堆积越多，消费者寻址的性能会越来越差，最后导致整个kafka对外提供的服务的性能很差，从而造成其他服务也访问速度变慢，造成服务雪崩。

2) 消息积压的解决方案

 在这个消费者中，使用多线程，充分利用机器的性能进行消息消费

 通过业务的架构设计，提升业务层面消费的性能

 创建多个消费组，多个消费者，部署到其他机器上，一起消费，提高消费者的消费速度

 创建一个消费者，该消费者在kafka另建一个主题，配上多个分区，多个分区再配上多个消费者。该消费者将poll下来的消息，不进行消费，直接转发到新建的主题上。此时，新的主题的多个分区的多个消费者就开始一起消费了。–不常用

5. 实现延时队列的效果

1) 应用场景

订单创建后，超过30分钟没有支付，则需要撤销订单，这种场景可以通过延时队列来实现

2) 具体方案

 kafka中创建相应的主题

 消费者消费该主题的消息（轮询）

 消费者消费消息时判断消息的创建时间和当前时间是否超过30分钟（前提是订单没支付）

     如果是：去数据库中修改订单状态为已撤销

     如果否：记录当前消息的offset，并不再继续消费之后的消息，等待1分钟之后，再次向kafka拉取该offset及之后的消息，继续进行判断，以此反复。

6. 搭建kafka-wagle监控平台

 去kafka-eagle官网下载压缩包

Download – EFAK (kafka-eagle.org)

 分配一台虚拟机

 虚拟机中安装jdk

 解压缩kafka-eagle的压缩包

 给kafka-eagle配置环境变量

 需要修改kafka-eagle内部的配置文件：vim system-config.properties

修改里面的zk的地址和mysql的地址

 进入到bin中，通过命令来启动