Kafka对reblance的优化，你了解嘛

本文概要

本文主要讨论Kafka新版本reblance机制的优缺点，通过这篇文章，你可以了解到以下内容：

1. 什么是Reblance

2. Reblance过程

3. Kafka1.1对Reblance的优化
   

4. Kafka2.3对Reblance的优化

5. 新版本Reblance存在的问题

什么是Reblance

• Reblance是Kafka协调者把partition分配给Consumer-group下每个consumer实例的过程

• 在执行Reblance期间，Group内的所有Consumer无法消费消息。因此频繁的Reblance会降低消费系统的TPS。

    通常在以下情况，会出发Reblance：

• 组订阅topic数变更

• topic partition数变更

• consumer成员变更

• consumer 加入群组或者离开群组的时候

• consumer被检测为崩溃的时候

Reblance过程

Kafka Reblance是通过协调者Coordnator实现的：

• consumer通过fetch线程拉消息（单线程）

• consumer通过心跳线程来与broker发送心跳。超时会认为挂掉

• 每个consumer group在broker上都有一个coordnator来管理，消费者加入和退

如果心跳线程在timeout时间内没和broker发送心跳，coordnator会认为该group应该进行reblance。接下来其他consumer发来fetch请求后，coordnator将回复它们进行reblance准备。当consumer成员收到请求后，发送response给coordnator。其中只有leader的response中才包含分配策略。在consumer的下次请求到来时，coordnator会把分配策略同步给各consumer

存在的问题

在大型系统中，一个topic可能对应数百个consumer实例。这些consumer陆续加入到一个空消费组将导致多次的rebalance；此外consumer 实例启动的时间不可控，很有可能超出coordinator确定的rebalance timeout(即max.poll.interval.ms)，将会再次触发rebalance，而每次rebalance的代价又相当地大，因为很多状态都需要在rebalance前被持久化，而在rebalance后被重新初始化。

Kafka 1.1对reblance的优化

通过延迟进入PreparingRebalance状态减少reblance次数

我们系统的一个Group通常包含成百consumer，为防止服务启动时，这些consumer不断加入引起频繁的reblance，Kafka新增了延迟reblance机制。即从初始状态到准备Reblance前，先进入InitialReblance状态，等待一段时间(group.initial.rebalance.delay.ms)让其他consumer到来后再一起执行reblance，从而降低其频率。

Kafka2.3对reblance的优化

以上解决了服务启动时，consumer陆续加入引起的频繁Reblance，但对于运行过程中，consumer超时或重启引起的reblance则无法避免，其中一个原因就是，consumer重启后，它的身份标识会变。简单说就是Kafka不确认新加入的consumer是否是之前挂掉的那个。

在Kafka2.0中引入了静态成员ID，使得consumer重新加入时，可以保持旧的标识，这样Kafka就知道之前挂掉的consumer又恢复了，从而不需要Reblance。这样做的好处有两个：

1. 降低了Kafka Reblance的频率

2. 即使发生Reblance，Kafka尽量让其他consumer保持原有的partition，减少了重分配引来的耗时、幂等等问题

新版reblance使用时存在的问题

目前系统把每个上游的业务线抽象成一个topic，假设他们partition分别是10、20、40、80，我们的80台机器往往是分批次灰度发布。这样全量发布完，只有80个partition的topic才会被每台机器所占有，而其他topic的partition只能被先启动的那批consumer抢占到，这样就造成了分配不均匀；由于粘性reblance的存在，下次reblance，大部分consumer依旧占有之前partition，就造成了长久的分配不均匀。之前想过，配置每台机器启动那部分topic的consumer，但会强依赖IP，在容器化的趋势下，显然是不划算的。

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