面试题：消息队列 Kafka开发中副本机制的基本原理是什么

Question

请简要阐述Kafka开发中副本机制的基本原理，包括副本的类型（如领导者副本、追随者副本）以及它们在消息同步、故障恢复等方面是如何工作的。

Answer 1

副本机制基本原理

Kafka 中每个分区都有多个副本，这些副本分布在不同的 broker 上，用于提供数据冗余和高可用性。

副本类型

1. 领导者副本（Leader Replica）：每个分区有且仅有一个领导者副本。生产者发送的消息以及消费者读取的消息都直接与领导者副本交互。它负责处理所有的读写请求。
2. 追随者副本（Follower Replica）：除领导者副本外的其他副本为追随者副本。它们不处理客户端的读写请求，主要功能是从领导者副本同步数据，保持与领导者副本的数据一致性。

消息同步

1. 生产者发送消息：生产者将消息发送到领导者副本所在的 broker。领导者副本接收到消息后，先将其写入本地日志，然后向生产者发送确认响应。
2. 追随者副本同步：追随者副本通过定期向领导者副本发送 Fetch 请求来拉取新消息。领导者副本会根据追随者副本的请求，返回其尚未同步的消息。追随者副本接收到消息后，写入本地日志。

故障恢复

1. 领导者副本故障：如果领导者副本所在的 broker 发生故障，Kafka 会从追随者副本中选举出一个新的领导者副本。选举过程通常由 Kafka 的控制器（Controller）负责，它会根据副本的 ISR（In - Sync Replicas，与领导者副本保持同步的追随者副本集合）状态来选择新的领导者。新领导者选举出来后，其他追随者副本会开始与新领导者同步数据。
2. 追随者副本故障：如果某个追随者副本所在的 broker 发生故障，该副本会暂时从 ISR 中移除。当故障的 broker 恢复后，该追随者副本会重新加入 ISR，并开始与领导者副本同步数据，追赶落后的消息。