面试题：消息队列 Kafka 架构下事务支持的基本原理是什么

Question

简要阐述 Kafka 架构中事务支持的基本概念和原理，包括事务协调者的作用、生产者和消费者在事务中的角色等。

Answer 1

1. Kafka 事务支持基本概念

Kafka 事务允许生产者在多个分区上原子性地写入消息，确保要么所有相关消息都成功写入，要么都不写入，以此保证数据的一致性。同时，消费者在事务场景下也有特定的行为模式来配合事务处理。

2. 事务协调者（Transaction Coordinator）的作用

• 管理事务状态：事务协调者负责跟踪每个事务的状态，包括事务的开始、进行中以及提交或中止。每个生产者都会与特定的事务协调者关联，事务协调者为每个事务分配一个唯一的事务 ID。
• 预提交与提交：在生产者准备提交事务时，事务协调者首先会进行预提交操作，检查所有相关分区的消息是否都已成功写入。只有当所有消息都准备好后，事务协调者才会正式提交事务，通知所有分区将消息标记为可消费。
• 故障恢复：如果生产者在事务处理过程中发生故障，事务协调者能够根据已记录的事务状态进行恢复。例如，当生产者重启后，事务协调者可以告知生产者如何继续或回滚未完成的事务。

3. 生产者在事务中的角色

• 开启事务：生产者通过调用相应的 API 开启一个事务，事务开启后，生产者后续发送到多个分区的消息都将被纳入该事务范围内。
• 消息生产：在事务开启期间，生产者向不同分区发送消息。这些消息在事务提交之前，对消费者来说是不可见的。
• 提交或回滚事务：生产者完成消息发送后，根据业务逻辑决定提交事务还是回滚事务。如果提交事务，事务协调者会确保所有消息原子性地变为可消费状态；如果回滚事务，所有已发送但未提交的消息将被丢弃。

4. 消费者在事务中的角色

• 隔离性：消费者默认不会读取到未提交事务中的消息，保证了事务的隔离性。只有当事务成功提交后，消费者才能读取到相关消息。
• 事务感知：一些高级的 Kafka 客户端支持事务感知，这意味着消费者可以了解到事务的边界和状态。例如，消费者可以知道它正在处理的消息是否属于一个事务，以及该事务是否已成功提交。这种感知能力在一些需要严格一致性的应用场景中非常重要，比如金融交易场景。