指定副本作为Leader-kafka入门到实战

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在我们实际的运维过程中,需要指定某个副本为ISR,但是呢 Kafka中的Leader选举策略并不支持这个功能,所以需要我们自己来实现它。

### 方案一: 分区副本重分配 (低成本方案)
之前关于分区副本重分配 我已经写过很多文章了, 这里我就简单说一下;

一般分区副本重分配主要有三个流程

生成推荐的迁移Json文件
执行迁移Json文件
验证迁移流程是否完成
这里我们主要看第2步骤, 来看看迁移文件一般是什么样子的
```
{
 "version": 1,
 "partitions": [{
  "topic": "topic1",
  "partition": 0,
  "replicas": [0,1,2]
 }]
}
```
这个迁移Json意思是, 把topic1的「0」号分区的副本分配成[0,1,2] ,也就是说 topic1-0号分区最终有3个副本分别在 {brokerId-0,brokerId-1,brokerId-2} ;

又根据Leader的选举策略得知,不管是什么策略的选择,都是按照AR的顺序来选的

修改AR顺序
AR: 副本的分配顺序

那么我们想要实现我们的需求 是不是把这个Json文件 中的 "replicas": [0,1,2] 改一下就行了
比如改成 "replicas": [2,1,0] ， 改完Json后执行,执行execute, 正式开始重分配流程!
迁移完成之后, 就会发现,Leader已经变成上面的第一个位置的副本「2」 了

执行Leader选举
❝ 修改完AR顺序就结束了吗？
可以说是结束了,也可以说没有结束。

上面只是修改了AR的顺序, 但是没有执行Leader选举呀,这个时候Leader还是原来的,所以我们需要主动触发一下Leader选举

```
sh bin/kafka-leader-election.sh --bootstrap-server xxxx:9090 --topic Topic1 --election-type PREFERRED --partition 0
```

这样就会立马切换成我们想要的Leader了。

也可以不主动触发,等Controller自动均衡。

如果你觉得主动触发这个很麻烦,那么没有关系,那就不执行,如果你开启了自动均衡策略的话,默认是开启的。

延伸: 自动均机制

当一个broker停止或崩溃时，这个broker中所有分区的leader将转移给其他副本。这意味着在默认情况下，当这个broker重新启动之后，它的所有分区都将仅作为follower，不再用于客户端的读写操作。

为了避免这种不平衡，Kafka有一个优先副本的概念。如果一个分区的副本列表是1，5，9，节点1将优先作为其他两个副本5和9的leader。

Controller会有一个定时任务,定期执行优先副本选举,这样就不会导致负载不均衡和资源浪费，这就是leader的自动均衡机制

### 方案二: 手动修改AR顺序(高成本方案)
从zk中获取/brokers/topics/{topic名称}节点数据。
手动调整一下里面的顺序
将调整后的数据,重新覆盖掉之前的节点。
删除zk中的/Controller节点,让它触发重新加载,并且同时触发Leader选举。
例如:

修改的时候请先用get获取数据,在那个基础上改,因为不同版本,里面的数据结构是不一样的,我们只需要改分区AR顺序就行了 "partitions":{"0":[0,1,2]}

#### get zk 节点数据。
```
get /szz1/brokers/topics/Topic2
```
#### zk中的修改命令
```
set /szz1/brokers/topics/Topic2  {"version":2,"partitions":{"0":[0,1,2]},"adding_replicas":{},"removing_replicas":{}}
```

❝ 为什么要删除Controller的zk节点？
之所以删除Controller节点,是因为我们手动修改了zk节点数据之后,因为没有副本的新增,是不会触发Controller去更新AR内存的,就算你主动触发Leader选举,AR还是以前的,并不会达到想要的效果。

删除zk中的/Controller节点,会触发Controller重新选举,重新选举会重新加载所有元数据,所以我们刚刚加载的数据就会生效, 同时Controller重新加载也会触发Leader选举。

简单代码 当然上面功能,手动改起来麻烦,那么饿肯定是要集成到LogiKM 3.0中的咯;

优缺点
优点: 实现了目标需求, 简单, 操作方便

缺点: 频繁的Controller重选举对生产环境来说会有一些影响;

### 方案三：修改源码(高级方案推荐)
我们方案二中的问题就是需要删除/Controller节点发送重新选举,我们能不能不重新选举Controller也能生效呢？

❝ 如何让修改后的AR立即生效 ？
Controller会监听每一个topic的节点/brokers/topics/{topic名称}

KafkaController#processPartitionModifications
```
/**
* 省略部分代码
**/
 private def processPartitionModifications(topic: String): Unit = {
    def restorePartitionReplicaAssignment(
      topic: String,
      newPartitionReplicaAssignment: Map[TopicPartition, ReplicaAssignment]
    ): Unit = {
    
         val partitionReplicaAssignment = zkClient.getFullReplicaAssignmentForTopics(immutable.Set(topic))
    val partitionsToBeAdded = partitionReplicaAssignment.filter { case (topicPartition, _) =>
      controllerContext.partitionReplicaAssignment(topicPartition).isEmpty
    }

if (topicDeletionManager.isTopicQueuedUpForDeletion(topic)) {
     
    } else if (partitionsToBeAdded.nonEmpty) {
      info(s"New partitions to be added $partitionsToBeAdded")
      partitionsToBeAdded.foreach { case (topicPartition, assignedReplicas) =>
        controllerContext.updatePartitionFullReplicaAssignment(topicPartition, assignedReplicas)
      }
      onNewPartitionCreation(partitionsToBeAdded.keySet)
    }
    }
  }

```

这段代码省略了很多,我想让你看到的是

❝ 只有新增了副本,才会执行更新Controller的内存操作。
那么我们在这里面新增一段逻辑

❝ 新增逻辑：如果只是变更了AR的顺序,那么我们也更新一下内存。
来我们改一下源码
```
// 1. 找到 AR 顺序有变更的 所有TopicPartition
    val partitionsOrderChange = partitionReplicaAssignment.filter { case (topicPartition, _) =>
      //这里自己写下过滤逻辑 把只是顺序变更的分区找出
      true
    }
    
    if (topicDeletionManager.isTopicQueuedUpForDeletion(topic)) {
      if (partitionsToBeAdded.nonEmpty) {
       
      } else {
       
      }
    } else if (partitionsToBeAdded.nonEmpty) {
      info(s"New partitions to be added $partitionsToBeAdded")
      partitionsToBeAdded.foreach { case (topicPartition, assignedReplicas) =>
        controllerContext.updatePartitionFullReplicaAssignment(topicPartition, assignedReplicas)
      }
      onNewPartitionCreation(partitionsToBeAdded.keySet)
    }else if (partitionsOrderChange.nonEmpty) {
      // ② .在这里加个逻辑
      info(s"OrderChange partitions to be updatecache $partitionsToBeAdded")
      partitionsOrderChange.foreach { case (topicPartition, assignedReplicas) =>
        controllerContext.updatePartitionFullReplicaAssignment(topicPartition, assignedReplicas)
      }
    }
```
改成这样之后,上面的流程就变成了

从zk中获取/brokers/topics/{topic名称}节点数据。
手动调整一下里面的顺序
将调整后的数据,重新覆盖掉之前的节点。
手动执行一次,优先副本选举。
完美解决！

思考
❝ 方案三 改了之后会对其他的流程有影响吗？
上面更改的方法,一般是在分区副本重分配或者新增分区的时候会触发。

上面新增的逻辑并不会对现有流程有影响,因为假设都是上面的场景的情况下,他们都是会主动更新内存的。

在我看来,这里的改动,完全可以向kafka社区提一个Pr. 来“修复”这个问题。

因为提了这个PR,对我们有收益,没有额外的开销！

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