控制器是什么？
在 Kafka 集群中会有一个或多个 broker，其中有一个 broker 会被选举为控制器，它负责管理和协调整个 Kafka 集群的状态，kafka 集群中只能有一个控制器。
控制器的作用
- 管理主题分区副本：当有新的主题或分区创建时，控制器会根据配置策略分配分区副本到不同的 Broker 上，并且在 Broker 故障或者恢复后重新分配分区副本以确保高可用性。
- 协调 Broker 状态：控制器负责管理 Broker 的加入与离开，包括新 Broker 加入集群时的初始化工作以及故障 Broker 回归后的状态同步。
- 处理失败情况：如果某个 Broker 发生故障，控制器会检测到这一情况并采取措施，比如重新选举 Leader 或者重新分配分区。
- 执行再平衡：当集群中 Broker 的数量发生变化时（增加或减少），控制器会触发再平衡过程来重新分配主题分区，以保证负载均衡。
- 元数据管理：控制器维护集群的元数据，包括主题、分区、副本的位置等信息。这些元数据会被广播到集群中的所有代理，以确保所有代理都具有一致的集群状态视图。
控制器的工作方式
- 选举机制：在 Kafka 集群中，任何 Broker 都可以成为控制器，但同一时间只能有一个活跃的控制器。控制器的选举通常是在 Broker 启动时进行的，选举过程依赖于 ZooKeeper。
- ZooKeeper 依赖：控制器与 ZooKeeper 密切合作，通过 ZooKeeper 来存储集群的状态信息，并监听这些状态的变化。例如，当有新的 Broker 加入集群时，控制器会监听到这一变化并通过 ZooKeeper 获取最新的集群配置。
- JMX 监控：为了监控控制器的状态，Kafka 提供了 JMX（Java Management Extensions）指标
activeController，用来指示当前哪个 Broker 正在作为控制器运行。
控制器的重要性
- 集群稳定性：控制器对于维护集群的稳定性和一致性至关重要。没有控制器的情况下，Kafka 集群无法自动处理节点的故障转移，也无法动态调整分区的分布。
- 高可用性：通过控制器的管理，即使部分 Broker 失效，Kafka 仍然能够保持服务的连续性，确保消息不会丢失。
- 性能优化：控制器还参与到了一些性能优化的过程中，比如通过合理的分区分配来避免热点问题。
实现细节
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心跳机制：为了确保控制器的健康状态，Broker 会定期向 ZooKeeper 发送心跳信号。如果一段时间内没有收到特定 Broker 的心跳，则认为该 Broker 不可用，并可能触发控制器的重新选举。
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状态变更通知：控制器会监听 ZooKeeper 中的特定路径，以便在集群状态发生改变时能够迅速做出反应。
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当某个分区的 leader 副本出现故障时，由控制器负责为该分区选举新的 leader 副本。
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当检测到某个分区的 ISR 集合发生变化时，由控制器负责通知所有 broker 更新其元数据信息。
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当为某个 topic 增加分区数量时，由控制器负责分区的重新分配。