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kafka consumer

• 消费方式
• 消费分区分配策略
• 消费过程中offset的维护 - 老版本zk节点维护

1. 消费方式

1.1 broker push

这种消费方式由broker主动推送消息给消费者，消费者被动接收消息。
缺点: consumer 消费能力不强的情况下可能出现拒绝服务、以及因网络问问题产生的网络拥塞的情况;

1.2 consumer pull

消费者主动轮询broker是否有数据可以消费，拉取消息的速率完全由consumer自己掌握，但是可能会出现broker没有数据，消费者陷入无限循环当中；
解决的办法是，在kafka consumer消费数据时传入一个时长参数 timeout，防止cpu空转

2. 消费者组 consumer group 分区分配策略

一个consumer group 中有多个consumer, 一个topic 中会有多个partition；所以会出现消费者消费分区数据时，partition分配的问题，即确定哪个partition 由哪个consumer来消费?

2.1 round robin轮询策略

如下图所示:
假如同一个主题:

已consumer group 为主体来进行partition分配

另外 consumer group 可以对多个主题进行消费:
看如下场景:
2个主题 T1、T2

1个消费者group消费多个主题

在这种场景下分区策略伪代码如下所示:

def get_partition_index():
    return map(TopicAndPartition:List, hash()) mod num(consumers)

来确定分配给消费者组中消费者的partition index
这种方式消费者组会将所有topic 中的 partition 当作一个整体来轮询分配。
分配主体是消费者组;
适用于 消费者组中所有 消费者 订阅的都是同一个主题 的场景。

2.2 Range 策略

2.2.1 Range 分配策略详解

range 分配主体是被消费的broker的单个主题:
consumer group 中的单个consumer 被分配的 可消费 partition 个数差距越来越大。
要点: 按主题来区分的。

range策略详述，我们根据一个场景来深入理解一下:
如下图所示:

range分配策略

当前某主题有8个partition，某消费者组中消费者的个数是3个，那么最终的分配结果如下图所示:

分配主体为某个topic

具体算法过程也很简单，简述一下:

1. 计算n = num(topic partitions)/num(consumers of consumer group) = 8/3 = 2
2. 计算m = num(topic partitions)%num(consumers of consumer group) = 2
3. 分配规则为消费组中的前m个消费者，每个消费者可以分配到的分区数为n+1 = 2+1=3, 剩余的消费者可消费的分区数为n 

range 分配策略是有一些问题的：
加入新的主题，但是消费者组中的消费者数量不变，那么头部的消费者就会被分配更多的partition,造成分配不均的问题。

2.2.2 调用Range的时机

当消费者组中的消费者数量发生变化的时候，就会调用Range策略。

3. 消费过程中offset的维护

3.1 为什么要维护offset

1. case_1 - consumer宕机 consumer 在消费的过程中可能出现断电宕机的问题，consumer恢复后需要从消费前的位置(offset)继续消费消息，所以消费者在消费过程中需要实时记录消费到了哪个位置，
   以便消费者恢复之后继续消费。
2. case_2 - 添加一个consumer，根据消费者的分区分配策略，新加入的消费者很可能获取到之前消费者已经消费过的分区，那么这个消费者应该继续消费后续的消息。从哪里开始继续消费消息，就是offset的
   作用所在。

3.2 offset 新老版本维护策略

3.2.1 老版本 - zookeeper 上保存消费者消费过的 消息 的offset

如下图所示,开启了4个窗口: (顺时针描述)
左上: 1个producer console - 生产消息至first topic(first topic 有3个partition，每个partition有2个replication)分区，具体消息进入哪个分区
，属于无指定partition，无key，有value的情况，可以参考 producer 这一节来理解。
右上: 1个consumer console（其实是一个消费者组，只不过只有1个消费者） - 消费 first topic 分区(leader) 中的消息
右下: 1个consumer console (其实是一个消费者组，只不过只有1个消费者) - 消费 first topic 分区(leader) 中的消息
左下: 1个zkcli console， 从中我们可以查看到具体的contoller、brokers、consumers、config 等相关信息

演示producer & consumer ，zk 对消费过的offset的记录

通过producer 发送消息 + consumer 消费消息，
在zkCli 中查看具体的消费者消费消息的offset变化
命令为:

./zkCli.sh -server localhost:2181
get /consumers/$consumer_group/offsets/$topi/$partition

所以老版本消费者消费消息的offset 记录方式为
[consumer group] + [topic] + [partition index]
采用这样的方式记录offset，当consumer group 中下线、上线新的consumer时，消费过的消息就不会被重新消费。

下一节我们继续学习新版本 bootstrap-server上保存消费者消费过的消息的offset机制