Kafka面试题汇总
基础篇
1、什么是 Apache Kafka？它的主要用途是什么？
2、Kafka 中的几个核心概念是什么？请简要说明每个概念的作用。
3、Kafka 的 Producer 和 Consumer 是如何工作的？它们之间的数据传递机制是什么？
进阶篇
1、Kafka 中的 Partition 和 Replication 是如何工作的？为什么要使用 Partition？
2、Kafka 的 Consumer Group 机制是如何实现的？Consumer Group 的优缺点分别是什么？
3、Kafka 中的 Offset 是什么？它是如何存储和管理的？如果 Offset 管理出现问题会有什么后果？
实战篇
1、在高并发场景下，如何优化 Kafka 的性能？请列举至少 3 种方法。
2、Kafka 中的数据保留策略有哪些？如何设置数据的过期时间？
3、假设 Kafka 集群中的一台 Broker 宕机了，会发生什么？如何保证系统的高可用性？
开放性问题
1、是否遇到过 Kafka 的性能瓶颈或故障？如果有，请描述当时的情况以及你是如何解决的。
一、硬件资源限制
内存不足：
如果 Broker 的内存使用率过高，可能会导致频繁的垃圾回收（GC），影响性能。可以通过增加 JVM 堆内存（-Xmx 和 -Xms 参数）来缓解。
磁盘 IO 瓶颈：
如果磁盘写入速度较慢，可以考虑更换为高性能的 SSD 或 NVMe 硬盘。
同时，可以调整 Kafka 的日志段大小（log.segment.bytes）和清理策略（如 log.retention.hours），减少磁盘压力。
网络带宽不足：
如果网络带宽成为瓶颈，可以升级网络设备（如使用万兆网卡）或优化消息传输方式（如启用压缩算法）。
二、软件层面限制
- Producer 性能优化
异步发送：将消息发送模式改为异步，可以显著提高吞吐量。
批量发送：调整 batch.size 和 linger.ms 参数，允许 Kafka 在发送前对消息进行批量处理。
压缩算法：启用压缩功能（如 Snappy、Gzip、LZ4），减少网络带宽和磁盘占用。选择压缩算法时需权衡压缩率和 CPU 开销。
示例：compression.type=snappy - Broker 性能优化
线程配置：增加 I/O 线程和网络线程的数量（num.io.threads 和 num.network.threads），提升 Broker 的并发处理能力。
内存缓存：调整 log.flush.interval.messages 和 log.flush.interval.ms 参数，控制消息刷盘频率，减少磁盘写入开销。
分区优化：合理设置分区数量，避免分区过多或过少。分区数应根据业务需求和硬件资源综合考虑，通常建议 分区数 = max(生产者并发数, 消费者并发数)。
副本优化：确保每个 Partition 至少有一个 ISR（In-Sync Replica），避免因副本同步问题导致性能下降。 - Consumer 性能优化
多 Consumer 并发：通过增加 Consumer 数量或使用 Consumer Group 来提高消费速度。注意 Consumer 数量不应超过 Partition 数量。
负载均衡：确保 Consumer Group 内的负载均衡，避免某些 Consumer 承担过多任务。
参数调优：
fetch.min.bytes：设置每次拉取的最小字节数，避免频繁的小批量拉取。
fetch.max.wait.ms：设置最大等待时间，平衡延迟和吞吐量。
max.poll.records：控制每次拉取的消息数量，避免 Consumer 因处理不过来而导致滞后。
三、整体优化建议
监控与诊断：
使用 Kafka 自带的监控工具（如 JMX、Kafka Manager）或第三方工具（如 Prometheus + Grafana）实时监控集群状态。
关注关键指标，如 UnderReplicatedPartitions、IsrShrinking、BytesInPerSec 和 BytesOutPerSec，及时发现潜在问题。
分区设计：
合理规划 Partition 数量，避免过多或过少。
确保 Consumer 数量与 Partition 数量匹配，充分发挥并发优势。
日志清理策略：
根据业务需求设置合适的数据保留策略（如基于时间或大小的清理）。
使用 Compact 清理策略时，注意 Key 的唯一性和清理频率。
2、Kafka 和 RabbitMQ 在消息队列领域的主要区别是什么？在什么场景下你会选择 Kafka 而不是 RabbitMQ？
Kafka 和 RabbitMQ 都是消息队列领域的主流工具，但它们的设计目标、适用场景和核心特性有很大不同。以下是它们的主要区别：
- 设计目标
Kafka：
Kafka 是一个分布式流处理平台，设计初衷是为了处理大规模数据流，支持高吞吐量的消息传递和持久化存储。
它更适合用于大数据处理、日志收集、实时数据分析等场景。
RabbitMQ：
RabbitMQ 是一个传统的消息中间件，遵循 AMQP（高级消息队列协议），专注于消息的可靠传递和复杂的路由功能。
它更适合用于需要复杂消息路由、事务支持和点对点通信的应用场景。 - 核心特性
特性 Kafka RabbitMQ
消息模型 发布/订阅模型，强调高吞吐量和持久化 支持多种模型（发布/订阅、点对点等）
消息持久化 消息默认持久化到磁盘 消息可以持久化，但性能较低
吞吐量 极高的吞吐量，适合大规模数据流处理 吞吐量相对较低
延迟 延迟较低，但可能高于 RabbitMQ（视配置而定） 延迟更低，适合低延迟需求
消息路由 简单的分区和消费组机制 支持复杂的路由规则（如 Topic Exchange）
可靠性 依赖副本机制保证高可用性和容错性 提供事务支持和确认机制（Ack）
扩展性 天然支持水平扩展 扩展性较差 - 使用场景
选择 Kafka 的场景：
高吞吐量需求：
如果你的系统需要处理大量的消息（如每秒百万条消息），Kafka 是更好的选择。
示例：实时日志采集、监控数据处理、点击流分析。
消息持久化和批量处理：
如果你需要将消息持久化并进行批量处理（如离线分析或批处理任务），Kafka 的磁盘存储能力和流处理能力非常有用。
示例：ETL 数据管道、数据仓库集成。
分布式系统：
Kafka 天然支持分布式架构，适合构建大规模分布式系统。
示例：微服务之间的事件驱动架构。
实时流处理：
如果你需要对流数据进行实时处理（如过滤、聚合、转换），Kafka Streams API 提供了强大的流处理能力。
示例：实时推荐系统、金融交易监控。
选择 RabbitMQ 的场景：
复杂消息路由：
如果你的系统需要复杂的路由规则（如基于消息内容的动态路由），RabbitMQ 的 Exchange 和 Binding 功能非常适合。
示例：订单管理系统中根据订单类型分发消息。
事务支持：
如果你需要确保消息传递的强一致性（如银行转账），RabbitMQ 的事务支持和消息确认机制（Ack）更可靠。
示例：金融系统、支付系统。
低延迟需求：
如果你的系统对延迟要求极高（如毫秒级响应），RabbitMQ 的内存消息传递模式可以满足需求。
示例：在线游戏、实时聊天应用。
点对点通信：
如果你的系统需要一对一的消息传递（如任务队列），RabbitMQ 的 Queue 机制非常合适。
示例：任务调度系统、后台作业处理。
总结
选择 Kafka：当你需要高吞吐量、分布式架构支持、消息持久化和实时流处理时。
选择 RabbitMQ：当你需要复杂的消息路由、事务支持、低延迟和点对点通信时。