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当 Kafka 分区不可用且 leader 副本被损坏时,如何尽量减少数据的丢失?

2020-03-16
zch

经过上次 Kafka 日志集群某节点重启失败导致某个主题分区不可用的事故之后,这篇文章专门对分区不可用进行故障重现,并给出我的一些骚操作来尽量减少数据的丢失。

故障重现

下面我用一个例子重现现分区不可用且 leader 副本被损坏的例子:

  1. 使用 unclean.leader.election.enable = false 参数启动 broker0;
  2. 使用 unclean.leader.election.enable = false 参数启动 broker1;
  3. 创建 topic-1,partition=1,replica-factor=2;
  4. 将消息写入 topic-1;
  5. 此时,两个 broker 上的副本都处于 ISR 中,broker0 的副本为 leader 副本;
  6. 停止 broker1,此时 topic-1 的 leader 依然时 broker0 的副本,而 broker1 的副本从 ISR 中剔除;
  7. 停止 broker0,并且删除 broker0 上的日志数据
  8. 重启 broker1,topic-1 尝试连接 leader 副本,但此时 broker0 已经停止运行,此时分区处于不可用状态,无法写入消息;
  9. 恢复 broker0,broker0 上的副本恢复 leader 职位,此时 broker1 尝试加入 ISR,但此时由于 leader 的数据被清除,即偏移量为 0,此时 broker1 的副本需要截断日志,保持偏移量不大于 leader 副本,此时分区的数据全部丢失

我的建议

在遇到分区不可用时,是否可以提供一个选项,让用户可以手动设置分区内任意一个副本作为 leader?

因为集群一旦设置了 unclean.leader.election.enable = false,就无法选举 ISR 以外的副本作为 leader,在极端情况下仅剩 leader 副本还在 ISR 中,此时 leader 所在的 broker 宕机了,那如果此时 broker 数据发生损坏这么办?在这种情况下,能不能让用户自己选择 leader 副本呢?尽管这么做也是会有数据丢失,但相比整个分区的数据都丢失而言,情况还是会好很多的。

我的骚操作

首先你得有一个不可用的分区(并且该分区 leader 副本数据已损失),如果是测试,可以以上故障重现 1-8 步骤实现一个不可用的分区(需要增加一个 broker):

此时 leader 副本在 broker0,但已经挂了,且分区不可用,此时 broker2 的副本由于掉出 ISR ,不可选为 leader,且 leader 副本已损坏清除,如果此时重启 broker0,follower 副本会进行日志截断,将会丢失该分区所有数据。

经过一系列的测试与实验,我总结出了以下骚操作,可以强行把 broker2 的副本选为 leader,尽量减少数据丢失:

1、使用 kafka-reassign-partitions.sh 脚本对该主题进行分区重分配,当然你也可以使用 kafka-manager 控制台对该主题进行分区重分配,重分配之后如下:

此时 preferred leader 已经改成 broker2 所在的副本了,但此时的 leader 依然还是 broker0 的副本。需要注意的是,分区重分配之后的 preferred leader 一定要之前那个踢出 ISR 的副本,而不是分区重分配新生成的副本。因为新生成的副本偏移量为 0,如果自动重分配不满足,那么需要编写 json 文件,手动更改分配策略。

2、进入 zk,查看分区状态并修改它的内容:

修改 node 内容,强行将 leader 改成 2(与重分配之后的 preferred leader 一样),并且将 leader_epoch 加 1 处理,同时 ISR 列表改成 leader,改完如下:

此时,kafka-manager 控制台会显示成这样:

但此时依然不生效,记住这时需要重启 broker 0。

3、重启 broker0,发现分区的 lastOffset 已经变成了 broker2 的副本的 lastOffset:

成功挽回了 46502 条消息数据,尽管依然丢失了 76053 - 46502 = 29551 条消息数据,但相比全部丢失相对好吧!

以上方法的原理其实很简单,就是强行把 Kafka 认定的 leader 副本改成自己想要设置的副本,然后 lastOffset 就会以我们手动设置的副本 lastOffset 为基准了。


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