Kafka常见面试问题

1、Kafka分区设计及主副本如何同步

Apache Kafka是一种分布式流处理平台，它使用分布式复制协议来实现高可用性和容错性。在Kafka中，每个主题（topic）都有一个或多个分区（partition），每个分区都有一组副本（replica），其中一个是主副本（leader），其余的是从副本（follower）。主副本负责处理来自消费者的所有读写请求，而从副本则扮演备份的角色，并在主副本出现故障时接管其职责。

主副本同步：

• Kafka的每个分区都有一个指定的副本，称为“初始副本”（initial replica）。这个初始副本是由Kafka在创建分区时指定的。
• 当消费者向Kafka发送消息时，消息首先被写入到该分区的初始副本中。
• 初始副本收到消息后，会将其复制到其他从副本中，实现副本的同步。
• 当所有的从副本都成功接收并存储了消息后，初始副本会向Kafka发送一个“消息已提交”（message committed）的响应给消费者。

2、Kafka如何选主

• Kafka使用一种称为“领导者选举”（leader election）的机制来选出每个分区的领导者（主副本）。
• 在Kafka集群中，每个节点都有一个选举代理（election proxy），它负责参与领导者选举过程。
• 当一个分区创建时，初始副本被选为该分区的领导者。
• 如果初始副本失效，选举代理会发现并通知其他存活的副本参与领导者选举。
• 存活的从副本会投票选举一个新的领导者。获得超过一半票数的副本会被选为新的领导者。
• 如果所有的从副本都失效，选举代理会重新选出新的初始副本作为领导者。

3、如果有多个broken故障，是会选哪个

Kafka的生产者使用一个负载均衡机制来分配消息到不同的broker。这个负载均衡机制可以基于各种因素，例如每个broker的可用带宽、处理能力、存储容量等。

当生产者向Kafka发送消息时，它会与Kafka的代理服务器（broker）建立连接，并由代理服务器负责将消息路由到正确的分区。代理服务器会根据负载均衡机制选择一个存活的分区，并将消息发送到该分区。如果多个broker出现故障，存活的代理服务器会选择一个存活的分区来处理消息。

因此，生产者并不直接选择发送消息到哪个broker，而是通过Kafka的负载均衡机制来自动分配消息到存活的broker上。这样可以确保消息的可靠性和容错性，并且可以有效地利用Kafka集群的资源。

4、kafka如何保证一致性

Kafka保持一致性的方式有很多，其中包括：

1. 采用分布式副本集（replica set）来保证数据的一致性。Kafka将消息复制到多个副本中，当一个副本失效时，另一个副本可以接管它的工作，从而保证数据的完整性。
2. Kafka至少保证消息被传递给消费者一次。生产者写入消息到Kafka时，会等待消息被持久化并复制到ISR（in-sync replica）中的副本，并返回一个确认（ack）给生产者。只有当所有ISR中的副本都完成了消息的复制后，消息才被认为是提交成功的，生产者才会收到确认。这样可以确保消息的可靠性，但也可能出现消息重复传递的情况。
3. 消费者的消费位置（consumer offset）由消费者在消费消息时记录，并提交到Kafka，以便在重启或故障恢复后继续消费。Kafka会将消息的偏移量持久化，保证在故障发生时可以对未消费的消息进行重播。

5、什么情况下rebalance

Kafka Rebalance 是 Kafka 社区中用于重新分配分区以便平衡消费者组中消费者负载的一种机制。它会在消费者组发生变化时发生，例如当消费者加入或离开组时。

Kafka Rebalance 的工作原理如下：

1. 检测到消费者组发生变化后，协调者会开始重新平衡过程。
2. 协调者会根据分区策略（例如轮询或按权重分配）将分区重新分配给组中的消费者。
3. 协调者将新的分区分配方案发送给所有组成员。
4. 消费者接收到新的分配方案后，会根据方案调整它们订阅的分区。
5. 当所有消费者都完成了分区调整后，重新平衡过程结束。

Kafka Rebalance 的主要目的是确保消费者组中的负载均衡分布，以便充分利用集群资源并提高吞吐量。然而，它也可能导致短暂的延迟，因为消费者需要重新平衡分区并重新开始消费数据。因此，在设计和部署 Kafka 集群时，需要考虑 Rebalance 对应用程序性能的影响。