Kafka：事务

Kafka引入事务以实现：

• 跨会话或跨Partition的Exactly-Once：Producer将消息发送到多个Topic/Partition时，可以封装在一个事务中，形成一个原子操作：多条消息要么都发送成功，要么都发送失败。所谓的失败是指消息对事务型Consumer不可见，而Consumer只读取成功提交事务（Committed）的消息。
• consume-process-produce场景的Exactly-Once：所谓consume-process-produce场景，是指Kafka Stream从若干源Topic消费数据，经处理后再发送到目标Topic中。Kafka可以将整个流程全部封装在一个事务中，并维护其原子性：要么源Topic中的数据被消费掉且处理后的结果正确写入了目标topic，要么数据完全没被处理，还能从源Topic里读取到。

事务无法实现跨系统的Exactly-Once：如果数据源和目的地不只是Kafka的Topic（如各种数据库），那么操作的原子性便无法保证。

启用事务

• 对于Producer，需将transactional.id参数设置为非空，并将enable.idempotence参数设置为true；
• 对于Consumer，需将isolation.level参数设置为read_committed，即Consumer只消费已提交事务的消息。除此之外，还需要设置enable.auto.commit参数为false来让Consumer停止自动提交Offset。

Producer事务

Kafka将事务状态存储在内部的topic：__transaction_state中，并由Transaction Coordinator组件维护。每个事务型Producer都拥有唯一标识Transaction ID，它与ProducerID相绑定。Producer重启后会向Transaction Coordinator发送请求，根据Transaction ID找到原来的ProducerID以及事务状态。

另外,为了拒绝僵尸实例（Zombie Instance），每个Producer还会被分配一个递增的版本号Epoch。Kafka会检查提交事务的Proudcer的Epoch，若不为最新版本则拒绝该实例的请求。

在分布式系统中，一个instance的宕机或失联，集群往往会自动启动一个新的实例来代替它的工作。此时若原实例恢复了，那么集群中就产生了两个具有相同职责的实例，此时前一个instance就被称为“僵尸实例（Zombie Instance）”。

Consumer事务

两种方案：
读取消息 -> 更新（提交Offset -> 处理消息：若处理消息时发生故障，接管的Consumer从更新后的Offset读数据，则缺数据，类似于At Most Once
读取消息 -> 处理消息 -> 更新（提交）Offset：若更新Offset时发生故障，接管的Consumer重新读之前的数据，数据重复，类似于At Least Once
选取第二种方案，因为只要在消息中添加唯一主键，便可以让第二次写入的数据覆盖重复数据，从而做到Exactly-Once

参考文献

Transactions in Apache Kafka