Kafka之ISR机制的理解

Kafka通过ISR(In-Sync Replicas)机制实现数据可靠性。ISR是与leader保持同步的follower集合,动态调整以平衡同步与性能。follower延迟过高或故障会被踢出ISR,恢复正常后可重新加入。Kafka保证对ISR中的所有副本完全同步,以此解决完全同步可能导致的问题。

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Kafka对于producer发来的消息怎么保证可靠性?

每个partition都给配上副本,做数据同步,保证数据不丢失。

副本数据同步策略

和zookeeper不同的是,Kafka选择的是全部完成同步,才发送ack。但是又有所区别。

所以,你们才会在各种博客看到这句话【kafka不是完全同步,也不是完全异步,是一种ISR机制

这句话对也不对,不对也对(谜语人......)

首先笔者认为:Kafka使用的就是完全同步方案。

完全同步的优点

同样为了容忍 n 台节点的故障,过半机制需要 2n+1 个副本,而全部同步方案只需要 n+1 个副本,

而 Kafka 的每个分区都有大量的数据,过半机制方案会造成大量数据的冗余。(这就是和zookeeper的不同)

完全同步会有什么问题?

假设就有这么一个follower延迟太高或者某种故障的情况出现,导致迟迟不能与leader进行同步。

怎么办?leader等还是不等?

等吧:producer有话要说:“Kafka也不行啊,处理个消息这么费劲,垃圾,你等NM呢等”

不等:那你Kafka对外说完全同步个鸡儿,你这是完全同步么?

基于此,Kafka的设计者和开发者想出了一个非常鸡贼的点子:ISR

什么是ISR?

先来看几个概念

1、AR(Assigned Repllicas)一个partition的所有副本(就是replica,不区分leader或follower)

2、ISR(In-Sync Replicas)能够和 leader 保持同步的 follower + leader本身 组成的集合。

3、OSR(Out-Sync Relipcas)不能和 leader 保持同步的 follower 集合

4、公式:AR = ISR + OSR

所以,看明白了吗?

Kafka对外依然可以声称是完全同步,但是承诺是对AR中的所有replica完全同步了吗?

并没有。Kafka只保证对ISR集合中的所有副本保证完全同步。

至于,ISR到底有多少个follower,那不知道,别问,问就是完全同步,你再问就多了。

这就好比网购买一送一,结果邮来了一大一小两个产品。

你可能觉得有问题,其实是没问题的,商家说送的那个是一模一样的了吗?并没有。

ISR就是这个道理,Kafka

<think>嗯,用户现在问的是Kafka中的ISR,之前他们问过默认发送方式是同步还是异步,可能是在实际使用Kafka时遇到了性能或可靠性问题,需要深入理解内部机制。首先,我需要确认ISR的定义和作用。ISR全称是In-Sync Replicas,也就是同步副本集合。这是Kafka确保数据高可用性和一致性的关键机制。 接下来,用户可能想知道ISR的工作机制,比如Leader如何处理消息,副本如何同步,以及ISR如何应对节点故障。需要解释清楚生产者发送消息到Leader,Follower从Leader拉取数据,保持同步的过程。还要提到ISR的动态调整,当Follower滞后超过一定阈值时会被移出ISR,恢复后重新加入。 用户可能还会关心ISR相关的配置参数,比如replica.lag.time.max.ms,这个参数控制副本在多久没同步后会被踢出ISR。还有min.insync.replicas,这个参数影响生产者的acks设置,确保至少有多少个副本确认写入才算成功。这些配置对于生产环境调优很重要,需要详细说明。 另外,用户可能想知道ISR如何保证数据一致性。比如,当Leader失效时,Kafka会从ISR中选举新的Leader,避免数据丢失。但如果有副本不在ISR中,可能不会被选为Leader,避免数据不一致的问题。这里需要强调ISR在故障恢复中的作用。 之前的对话中用户问到过acks参数,现在ISR中的min.insync.replicas和acks=all的关系可能需要进一步解释。用户可能在实际配置中需要结合这两个参数来平衡可靠性和性能。例如,设置acks=all和min.insync.replicas=2可以确保至少两个副本写入成功,防止数据丢失。 还要考虑用户可能的误区,比如认为所有副本都在ISR中,但实际上只有同步的副本才会被保留。如果网络延迟高或者Follower处理慢,可能导致ISR收缩,影响可用性。这时候需要调整参数或者检查系统性能。 最后,总结ISR的重要性,确保用户理解其在Kafka高可用和数据一致性中的核心作用,并能够根据实际需求配置相关参数。可能还需要提醒用户监控ISR的状态,及时发现和处理副本同步的问题,避免生产环境中的潜在风险。</think>Kafka 中的 **ISR(In-Sync Replicas,同步副本集合)** 是保证数据高可用性和一致性的核心机制。以下是关于 ISR 的详细介绍: --- ### **1. ISR 的作用** Kafka 通过多副本(Replica)机制实现数据的冗余存储,而 ISR 是**所有与 Leader 副本保持同步的副本集合**(包括 Leader 自身)。它的核心目标是: - **数据可靠性**:确保消息在多个副本间同步后才视为提交成功。 - **故障恢复**:当 Leader 副本失效时,能够从 ISR 中快速选举新 Leader,避免数据丢失。 --- ### **2. ISR 的工作机制** 1. **消息写入流程**: - 生产者将消息发送到 Partition 的 **Leader 副本**。 - **Follower 副本**(属于 ISR 的副本)从 Leader 拉取消息并写入本地日志。 - 当所有 ISR 中的副本都同步了消息后,该消息才被标记为**已提交**(committed),消费者才能读取。 2. **ISR 的动态维护**: - **同步条件**:Follower 副本需定期向 Leader 同步数据(通过心跳和拉取消息)。 - **剔除机制**:如果 Follower 副本长时间未同步(例如网络故障或宕机),则会被移出 ISR。 - **恢复机制**:当副本重新追上 Leader 的进度后,会被重新加入 ISR。 --- ### **3. 关键参数与配置** - **`replica.lag.time.max.ms`**(默认 30 秒): - 定义 Follower 副本允许的最大滞后时间。超过此时间未同步的副本会被移出 ISR。 - **`min.insync.replicas`**(默认 1): - 生产者要求消息至少写入多少个 ISR 副本才算成功(需配合 `acks=all` 使用)。 - **示例**:若设置 `min.insync.replicas=2`,则至少需要两个 ISR 副本确认写入,否则生产者会抛出异常。 --- ### **4. ISR 与数据一致性的关系** - **生产者可靠性**: - 当生产者设置 `acks=all` 时,消息必须被所有 ISR 副本确认后才返回成功。 - 若 ISR 副本数量不足(例如小于 `min.insync.replicas`),生产者会收到 `NotEnoughReplicasException`。 - **故障恢复**: - 新 Leader 只能从 ISR 中选举,确保新 Leader 的数据是最完整的。 - 非 ISR 的副本(滞后或故障的副本)不会被选为 Leader,避免数据不一致。 --- ### **5. 示例场景** 假设一个 Topic 的 Partition 有 3 个副本(Leader、Follower1、Follower2): - **正常情况**:所有副本同步,ISR = [Leader, Follower1, Follower2]。 - **Follower2 故障**:若 Follower2 超过 30 秒未同步,ISR 会变为 [Leader, Follower1]。 - **Leader 宕机**:KafkaISR([Follower1])中选举新 Leader,确保数据不丢失。 --- ### **6. ISR 的监控** 通过 Kafka 命令行工具或监控系统(如 Prometheus + JMX)可以查看 ISR 状态: ```bash # 查看 Topic 的 ISR 信息 kafka-topics.sh --describe --bootstrap-server localhost:9092 --topic your-topic ``` --- ### **总结** ISRKafka 实现**高可靠、低延迟**消息传递的核心机制,通过动态维护同步副本集合,平衡了数据一致性与系统可用性。合理配置 `replica.lag.time.max.ms` 和 `min.insync.replicas` 参数,可以适应不同场景的可靠性需求。 --相关问题-- 1. Kafka 的 `acks` 参数如何与 ISR 协同工作? 2. 如果 ISR 中只剩一个副本,会对系统产生什么影响? 3. 如何优化 Kafka 副本同步性能以避免频繁的 ISR 收缩?
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