图解kafka中hw,leo,isr

墨蓝 2023-01-05 01:19 157阅读 0赞

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### 文章目录 ###

*   *   *  前言
         *  1.hw leo isr的介绍
         *  2.图解hw leo isr 变化
         *  总结

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### 前言 ###

本文主要是介绍下kafka broker 中的hw leo isr分别是啥，然后介绍hw与leo在写入消息的时候，副本同步的时候在partition leader 副本与partition follower副本是怎样变化的，follower 副本要满足什么条件加入才能加入isr列表，又是在什么样的情况下被踢出isr列表。

### 1.hw leo isr的介绍 ###

leo ：log end offset，每个partition 副本中都有这么一个leo的维护（不管是leader 副本还是follower副本），代表着下一条消息的offset 就从这个leo开始，就是当前最后一条消息的offset+1。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1YW5zaGFuZ3NoZW5naHVv_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
比如说这个上图是某个partition 的某个副本，现在已经写到offset是3，下次再写入消息的offset是4，leo也就是4。如果这个时候再往里面追加一条消息，leo就成5了  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1YW5zaGFuZ3NoZW5naHVv_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
isr列表：inSyncReplicas，分区中与leader副本保持一定程度同步的副本成为isr，这个是与副本同步有关的，就是说，如果你partition的follower副本会去leader副本上拉取数据同步到follower副本中，这个时候follower副本的leo也是会增加的，每拉过来一条数据follower副本的leo就会+1，然后如果你这个follower 副本的leo追上了leader的hw，就会将这个follower副本添加到isr列表中，如果过段时间发现这个follower 好长时间没有拉取数据了，就会将它从isr列表中剔除。  
hw ： highwater 高水位，这个东西是与副本同步和消费者消费有关，先说下副本同步的，leader 副本的hw是与isr中的副本leo有关的，是isr所有副本中leo，follower 副本在去leader副本上拉取消息进行同步的时候，会带上自己的那个leo，这个过程中leader副本就尝试更更新一下hw，然后每次follower副本拉取消息回来的时候，都会将leader的hw带回去，根据自己的leo来更新一下自己的hw，如果自己的leo小于leader的hw，自己的hw就是leo，如果是自己的leo大于leader hw，自己的hw就是leader hw。将消息消费者对hw后的消息是不可见的， 消息消费者只能消费hw之前的消息。

### 2.图解hw leo isr 变化 ###

现在我们topic是orderTopic 然后partition是0的partition来举例子。然后有4个副本，一开始的时候什么不管是leader 还是follower副本里面一条消息都没有。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1YW5zaGFuZ3NoZW5naHVv_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

场景一：消息生产者往leader 副本中追加了一个消息集，追加完成后，leader副本就会检查一下增加一下leo，这个时候leader 副本的leo变成了2，hw还是0  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1YW5zaGFuZ3NoZW5naHVv_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
场景二：3个follower副本不停的去leader 副本上同步消息，follower1，2，3很快将消息拉回了自己的broker 上去，由于他们的leo与leader的hw比较，是大于等于的，这几个副本都会加到isr中（**需要注意的是leader副本是天生在isr中的**）。消息到被追加到follower副本之后，更新各个副本字节leo。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1YW5zaGFuZ3NoZW5naHVv_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
就这个样子消息生产者不停的往leader副本的leo中追加消息，然后leader 副本的leo不停的增加，然后follower副本也不停的去leader副本上拉取消息，然后带上自己的leo，拉完消息后，leader副本就会更新下自己hw，自己的hw就是isr 副本中最小的那个leo，follower拉取消息回去的时候，会将leader副本的hw带回与与自己的leo做比较，如果leader hw小于自己的leo ，然后自己的hw就使用leader 的hw，如果自己的leo小于leader hw，就会使用自己的leo作为hw。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1YW5zaGFuZ3NoZW5naHVv_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
随着时间流逝，有的follower副本所在的broker由于机器性能问题或者是full gc原因，拉取速度就会很慢，leader 的hw就会为这个follower副本所拖累，就像上图中的follower 2副本。  
leader 副本所在的机器还有有个定时任务，会每10s执行一次，然后会遍历所有partition的isr列表，找出那种10s（由`replica.lag.time.max.ms`这个参数配置的）没有发去过fetch请求（向leader副本发起同步消息）的follower副本，然后将他们移除对应的isr列表。  
咱们这里假设follower 2 副本10s没有向leader 副本所在的broker 发起fetch请求，那个定时任务就会感知到这个副本有问题，然后就会从isr中摘除，接着更新下leader 的hw。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1YW5zaGFuZ3NoZW5naHVv_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
就像上图这个样子，一旦follower 2被移除isr列表，然后更新leader 的hw的时候，就会找现在在isr中的副本最小的那个leo。  
如果是follower 2副本所在的机器负载变轻，然后同步追上了leader 副本，也就是说follower 2 的leo 追上了leader hw，这个follower 2 又会被添加到这个isr列表中。

### 总结 ###

本文首先介绍了一下leo，isr，hw 是啥，接着图解了leader 副本在追加完消息后leo是怎样变化的，follower同步消息的时候leader的hw是怎样变化的，isr列表是怎样变化的，follower将消息同步到自己本地的时候，自己的leo与hw是怎样变化的。什么情况下会将follower从isr中移除，什么情况下在将follower添加到isr列表中。

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