kafka入门（三）备份

一、相关概念

备份相关的角色

Kafka消息备份分三个角色：分别是Leader副本、Follower副本、ISR集合

Leader副本

负责直接响应client端的读写请求，即和生产者和消费者直接对接，生产者生产一条消息，直接进入Leader副本；

Follower副本

作为特殊消费者，被动的接收leader副本中的数据。注意：follower副本不能响应client端的读写请求；

ISR集合

与leader保持同步的follower，属于ISR副本集合(同步的备份集合)，反过来说，在某个时刻，还在被动接收接收，不是和leader完全一致的，不能属于ISR副本集合，同步完成后才属于ISR集合；

ISR集合作用

在当前Leader不可用时，Kafka集群会从ISR集合中选取一个Follower升级为新Leader；通过维护ISR集合，一个拥有(N+1)个备份的Topic可用容忍N个备份不可用

二、实现机制

0.11之前副本备份机制主要依赖水位(或水印)的概念，而0.11采用了leader epoch来标识备份进度。

水位或水印（watermark）一词，也可称为高水位(high watermark)，通常被用在流式处理领域（比如Apache Flink、Apache Spark等），以表征元素或事件在基于时间层面上的进度。一个比较经典的表述为：流式系统保证在水位t时刻，创建时间（event time） = t'且t' ≤ t的所有事件都已经到达或被观测到。在Kafka中，水位的概念反而与时间无关，而是与位置信息相关。严格来说，它表示的就是位置信息，即位移（offset）。

每个Kafka副本对象都有两个重要的属性：LEO和HW。注意是所有的副本，而不只是leader副本。

LEO：即日志末端位移(log end offset)，记录了该副本底层日志(log)中下一条消息的位移值。注意是下一条消息！也就是说，如果LEO=10，那么表示该副本保存了10条消息，位移值范围是[0, 9]。另外，leader LEO和follower LEO的更新是有区别的。我们后面会详细说

HW：即上面提到的水位值。对于同一个副本对象而言，其HW值不会大于LEO值。小于等于HW值的所有消息都被认为是“已备份”的（replicated）。同理，leader副本和follower副本的HW更新是有区别的，我们后面详谈。

我们使用下图来形象化地说明两者的关系：

上图中，HW值是7，表示位移是0~7的所有消息都已经处于“已备份状态”（committed），而LEO值是15，那么8~14的消息就是尚未完全备份（fully replicated）——为什么没有15？因为刚才说过了，LEO指向的是下一条消息到来时的位移，故上图使用虚线框表示。我们总说consumer无法消费未提交消息。这句话如果用以上名词来解读的话，应该表述为：consumer无法消费分区下leader副本中位移值大于分区HW的任何消息。这里需要特别注意分区HW就是leader副本的HW值。

下图详细的说明了当producer生产消息至broker后，ISR以及HW和LEO的流转过程：