在 Kafka 中，ZooKeeper 扮演着非常重要的角色，它主要用于集群的协调和管理。下面详细介绍 ZooKeeper 在 Kafka 中的作用及其是否可以被移除的讨论。

1. ZooKeeper 在 Kafka 中的作用

1.1 集群元数据管理

ZooKeeper 主要负责 Kafka 集群中的元数据管理，包括以下内容：

• Broker 信息：Kafka 集群中所有 Broker 的元数据（如 Broker 的地址、端口等）都保存在 ZooKeeper 中。它允许 Kafka 集群的各个 Broker 之间进行通信和协调。
• Topic 和 Partition 信息：ZooKeeper 存储了 Kafka 中所有 Topic 和 Partition 的信息。这些信息包括每个 Topic 的分区数、每个分区的 Leader 和 Follower 信息等。
• Partition 分配：Kafka 使用 ZooKeeper 来管理 Topic 的分区信息以及分区到 Broker 的映射。当 Kafka 启动时，它会从 ZooKeeper 获取 Topic 和分区信息，确保消息被正确分配到相应的 Broker 上。

1.2 Leader 选举

ZooKeeper 负责 Kafka 集群中 Leader 的选举。

• Kafka 中的每个分区都有一个 Leader 副本，Leader 副本负责接收和处理生产者的写入请求。ZooKeeper 会确保每个分区只有一个 Leader 副本，并且在 Leader 宕机时自动选择新的 Leader 副本。
• ZooKeeper 使用 临时节点 来表示某个副本是否为 Leader。一旦 Leader 宕机或失效，ZooKeeper 会检测到该节点的丢失并触发新的 Leader 选举过程。

1.3 集群状态监控

ZooKeeper 还负责监控 Kafka 集群中各个 Broker 的状态。通过监听 Broker 是否可用，ZooKeeper 可以触发集群的重新平衡，确保集群中至少有一个副本可用。在 Broker 出现故障时，ZooKeeper 会通知 Kafka 进行重选 Leader 或者迁移分区。

1.4 控制 Kafka 集群的配置

Kafka 中的许多配置（例如，Topic 的分区数、副本数等）也保存在 ZooKeeper 中。Kafka 通过 ZooKeeper 来协调集群的配置更新，确保所有 Broker 都能获取到最新的配置信息。

2. 是否可以不用 ZooKeeper？

从 Kafka 的早期版本到 2.x 版本，ZooKeeper 是 Kafka 集群的核心组成部分。然而，从 Kafka 2.8 版本开始，Kafka 引入了 KRaft 模式（Kafka Raft Protocol），这是 Kafka 去除 ZooKeeper 依赖的方案。以下是两种模式的比较：

2.1 Kafka 与 ZooKeeper

在传统的 Kafka 架构中，ZooKeeper 必须用于：

• 存储 Kafka 集群元数据（Topic、Partition、Broker 信息等）。
• 进行 Leader 选举。
• 管理 Kafka 集群的 Broker 状态。

2.2 KRaft 模式（无 ZooKeeper）

从 Kafka 2.8 版本开始，Kafka 开始实现 KRaft 模式，也就是 Kafka Raft 协议，旨在去除 ZooKeeper 对 Kafka 的依赖。这个模式的实现逐步完成了以下目标：

• 元数据管理：Kafka 在 KRaft 模式下，使用 Raft 协议 来管理元数据（包括 Topic、Partition、Broker 等信息），不再依赖 ZooKeeper。
• Leader 选举：KRaft 模式使用 Kafka 本身的机制来进行 Leader 选举，Raft 协议会确保每个分区有一个 Leader，避免了使用 ZooKeeper 进行分区 Leader 的管理。
• 集群协调：Kafka 通过 Raft 协议自身来保证集群状态的一致性和容错性，集群中的所有元数据都可以通过 Kafka 本身来维护。

2.3 KRaft 模式的优势

• 去除单点故障：ZooKeeper 是一个单点故障的系统（即如果 ZooKeeper 集群出现故障，整个 Kafka 集群的协调和管理都会受到影响）。KRaft 模式将这种依赖移除，提升了 Kafka 集群的稳定性和可用性。
• 简化架构：不再需要单独维护 ZooKeeper 集群，Kafka 集群的管理和操作变得更加简单。
• 性能提升：Kafka 在 Raft 协议中能够更高效地管理元数据和集群协调，减少了 ZooKeeper 带来的性能开销。

2.4 KRaft 模式的局限

• 迁移过程：KRaft 模式是逐步过渡的，目前 Kafka 还不完全去除 ZooKeeper，因此在一些版本中（如 Kafka 2.8 到 2.9 版本），用户仍然需要配置 ZooKeeper 和 Kafka 集群一起使用。
• 成熟度：虽然 KRaft 模式已被引入并逐步发展，但其在生产环境中的广泛应用仍在逐步验证。尽管如此，Kafka 官方已经表示，KRaft 模式会在未来成为主流模式，ZooKeeper 将不再是 Kafka 集群的必需组件。