一、topic和partition的区别
Topic:逻辑上的消息类别。就像一个数据库中的表名,或者一个文件夹的名称。你生产消息到某个 Topic,消费消息也从某个 Topic 消费。
Partition:Topic 在物理上的分组。一个 Topic 可以被分成多个 Partition,分布在不同机器上。就像一个表的分区,或者一个文件夹里的多个文件。
核心关系:一个 Topic 包含一个或多个 Partition。
这体现了软件架构中“逻辑与物理分离”的核心思想。Topic 是逻辑概念,用于对消息进行分类;而 Partition 是物理概念,是数据实际存储和并行处理的单元。引入 Partition 这一中间层,主要带来了以下不可替代的优势:
1. 并行处理与超高吞吐量 (核心优势)
一个 Topic 的多个 Partition 可以分散在不同的 Broker(服务器)上。
Producer 可以同时向多个 Partition 写入数据,Consumer 可以同时从多个 Partition 读取数据。这种并行读写机制是 Kafka 达到百万级 TPS 吞吐量的基石。
一个 Partition 只能被同一个消费者组(Consumer Group)内的一个消费者(Consumer)消费。正是多个 Partition 允许了同一个消费者组内的多个消费者并行工作。
2. 水平扩展与弹性伸缩 (Scalability)
当数据量激增时,可以通过增加 Partition 数量来提升 Topic 的总处理能力和存储容量。新的 Partition 可以被分配到集群中新增的 Broker 上,实现系统的水平扩展。
这与“负载均衡”紧密相关。更多的 Partition 意味着更细粒度的数据单元,使得在添加新机器时,数据能够更均匀地重新分布 across the cluster。
3. 消费者组的负载均衡 (Load Balancing)
Kafka 的核心机制是:一个 Partition 只能被一个消费者组内的一个消费者消费。因此,Partition 的数量实际上决定了消费者组并行度的上限。
当消费者组中的消费者实例发生变更(如扩容、缩容或宕机)时,Kafka 会自动触发 “再平衡”(Rebalance),将 Partition 重新分配给当前存活的消费者,从而实现负载均衡。
Partition的数量通常比一个消费者组中消费者实例的数量多,这样才能让多个消费者都有活干。
4. 保障消息顺序性 (Ordering)
Kafka 仅保证在单个 Partition 内部的消息是严格有序的(FIFO)。如果需要对消息进行全局排序,通常需要将 Topic 设置为 1个 Partition,但这会牺牲吞吐量。这种设计允许我们在“顺序”和“并行”之间根据业务需求进行权衡。
二、介绍下ISR机制
ISR 的全称是 In-Sync Replicas,翻译过来就是 “同步副本集合”。
它指的是一个 Partition 的所有副本中,那些与 Leader 副本保持数据同步的副本(包括 Leader 本身)组成的列表。
你可以把它理解为 Leader 的“忠实跟班”小队。
Kafka 通过副本(Replication)机制来保证数据的高可用性。一个 Partition 有多个副本,分散在不同的 Broker 上。
但问题来了:Producer 发送一条消息后,Leader 需要等