Kafka 的 Consumer Group 解读

作为一份笔记，本文再次梳理一下 Kafka 的 Consumer Group。我们知道，一个 Topic 往往会有多个 Partition，一条消息只会被写到一个 Kafka 的 Partition 中，那 Consumer 是怎么消费 Message 的呢？ Consumer Group 又从中起到了什么作用呢？

Consumer Group 与 Consumer 到底有何不同？

首先，我们必须要非常清楚地明确一点：Consumer Group 才是消费一个 Topic 的“独立单位”，什么意思呢？就是说：一个 Consumer Group 才是一个通常意义上和 Consumer Client，它下面的 Consumer 实例是作为一个整体消费且只消费一遍 Topic 里的消息，而不是每一个 Consumer 独立消费一遍。当然，如果一个 Consumer Group 只有一个 Consumer，就没有区别了。

这样的话，一个 Consumer Group 下的多个 Consumer 是怎么分配消息的呢？一条消息投递到 Kafka 中究竟会被哪个 Consumer 读取？这中间的具体逻辑是什么呢？下图给出个非常清晰的解释：（摘抄自 Kafka The Definitive Guide, 2nd Edition ）：

上图中 Consumer Group 中有三个 Consumer 实例，Topic 中有四个分区，Kafka 的安排是：其中两个 Consumer 各自读取一个 Partition，剩下的一个 Consumer 读取其余两个 Partition。所以，你会看到：没有一个 Consumer 能读全所有的消息！大家更像是在分头消化各自的“责任田”。下图是以两个 Consumer Group 为例，再次描述了同样的逻辑：

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下图是依然是描述了这个事实：

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根据 Consumer Group 的工作特点，我们不难看出：

一个 Partition 只会被一个 Consumer Group 中的一个 Consumer 实例消费（不会有同 Group 的两个 Consumer 重复消费一条消息）
一个 Consumer Group 的一个 Consumer 实例可能会消费一个 Partition，也可能会消费两个或两个以上的 Partition，还有可能一个 Partition 都不消费，这取决于 Partition 和 Consumer 的数量！以下是我们说的三种可能情形的示意图：

Case 1：一个 Consumer Group 只有一个 Consumer，该 Consumer 能读取到全部消息

kafka_consumer_group_scenario_1

Case 2：一个 Consumer Group 有多个 Consumer，Consumer 均分 Partition，每个 Consumer 都读取一部分消息

kafka_consumer_group_scenario_2

Case 3：一个 Consumer Group 的 Consumer 数量超过了 Partition 的数量，部分 Consumer 因未分配到 Partition，一条消息也不会读到

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Kafka 为什么要设计 Consumer Group 而不是直接以 Consumer 为单位读取 Message？

Kafka 设计 Consumer Group 的意图应该不难揣测，这样做显然是让 Topic 从只能由一个 Consumer 消费变成了：可以多个 Consumer 消费并行消费且还不用担心有重复数据，这样能提升消费端的整体吞吐能力。不过，要注意的是：Kafka 只能保证单个分区内的消息是按产生的先后顺序排列的，在多分区下，无法从整体上保证消息的有序性，所以，当一个 Consumer Group 下有多个 Consumer 一起读取消息时，是不能保证消息的时序性的！

另外由于kafka目前只提供单个分区内的消息顺序，而不会维护全局消息顺序，因此如果用户要实现topic全局消息顺序，就只能通过让每个consumer group下只包含一个consumer实例的方式来间接实现的。

小结

最后，我们再简单总结一下：

Kafka中的每一个Consumer都归属于一个特定的Consumer Group，如果不指定，那么所有的Consumer都属于同一个默认的 Consumer Group。Consumer Group 由一个或多个Consumer组成，同一个Consumer Group中的Consumer对同一条消息只消费一次。每个 Consumer Group 都有一个唯一的ID，即Group ID，也称之为 Group Name。Consumer Group 内的所有 Consumer 协调在一起订阅一个Topic的所有Partition，且每个Partition只能由一个 Consumer Group中的一个Consumer进行消费。

参考资料

https://www.luozhiyun.com/archives/260

https://medium.com/javarevisited/kafka-partitions-and-consumer-groups-in-6-mins-9e0e336c6c00

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