一位7年工作经验的小伙伴，面试被问到这样一道题，说：”谈谈你对Kafka副本Leader选举原理的理解“。当时，他想，这Kafka用的不就是Zookeeper 的选举吗？难道Kafka又自己搞了一套。没错，这回Kafka自己造了一个轮子。
那么今天，我给大家来聊一聊我对Kafka副本Leader选举原理的理解。
1、选举原理
确实Kafka早期的版本就是直接用Zookeeper来完成选举的。利用了Zookeeper的Watch机制；节点不允许重复写入以及临时节点这些特性。这样实现比较简单，省事。但是也会存在一定的弊端。比如分区和副本数量过多，所有的副本都直接参与选举的话，一旦某个出现节点的增减，就会造成大量的Watch事件被触发，ZooKeeper的就会负载过重，不堪重负。
新版本的Kafka中换了一种实现方式。不是所有的Repalica都参与Leader选举，而是由其中的一个Broker统一来指挥，这个Broker的角色就叫做Controller控制器。
Kafka要先从所有Broker中选出唯一的一个Controller。
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所有的Broker会尝试在Zookeeper中创建临时节点/controller，谁先创建成功，谁就是Controller。那如果Controller挂掉或者网络出现问题，ZooKeeper上的临时节点就会消失。其他的Broker通过Watch监听到Controller下线的消息后，继续按照先到先得的原则竞选Controller。这个Controller就相当于选举委员会的主席。
当一个节点成为Controller之后，他就会承担以下职责：
监听Broker变化、监听Topic变化、监听Partition变化、获取和管理Broker、Topic、Partition的信息、管理Partiontion的主从信息。
2、选举规则
Controller确定以后，就可以开始做分区选主的事情。接下来就是找候选人。显然，每个Replica都想推荐自己，但不是所有的Replica都有竞选资格。只有在ISR（In-Sync Replicas）保持心跳同步的副本才有资格参与竞选。就好比是皇帝每天着急皇子们开早会，只有每天来打卡的皇子才能加入ISR。那些请假的、迟到的没有资格参与选举。
接下来，就是Leader选举，就相当于要在众多皇子中选出太子。在分布式选举中，有非常多的选举协议比如ZAB、Raft等等，他们的思想归纳起来都是：先到先得，少数服从多数。但是Kafka没有用这些方法，而是用了一种自己实现的算法。
提到Kafka官方的解释是，它的选举算法和微软的PacificA算法最相近。大致意思就是，默认是让ISR中第一个Replica变成Leader。比如ISR是1、5、9，优先让1成为Leader。这个跟中国古代皇帝传位是一样的，优先传给皇长子。
假设，我们创建一个4个分区2个副本的Topic，它的Leader分布是这样的，如图所示：
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第1个分区的副本Leader，落在B节点上。第2个分区的副本Leader落在C节点上，第3个分区的副本Leader落在A节点上，第4个分区的副本Leader落在B节点上。如果有更多副本，就以此类推。我们发现Leader的选举的规则相当于蛇形走位。
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这样设计的好处是可以提高数据副本的容灾能力。将Leader和副本完全错开，从而不至于一挂全挂。
以上就是我对Kafka副本Leader选举原理的理解！
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