Apache Kafka Controller 是 Kafka 集群的核心協調組件，主要承擔兩大核心職責：

一、核心作用

1. 分區領導者選舉 1

// 分區領導者選舉邏輯示例（偽代碼）
def electLeader(partition: Partition): Unit = {val isr = partition.inSyncReplicasval newLeader = isr.minBy(_.brokerId) // 實際使用更復雜算法partition.leader = newLeader
}

2. 副本狀態管理

• 維護所有分區的 ISR（In-Sync Replicas）列表
• 監控副本同步狀態（通過 replica.lag.time.max.ms 參數）

3. 集群元數據維護

• 處理 Broker 上下線事件
• 觸發分區重分配（如使用 kafka-reassign-partitions 時）

二、故障恢復機制

1. Controller 選舉流程 2

# ZooKeeper 臨時節點路徑
ls /controller # 查看當前 Controller ID# 選舉過程偽代碼
1. 監控 /controller 節點消失
2. 各 Broker 嘗試創建臨時節點
3. 最先創建成功的成為新 Controller

2. 故障恢復步驟：

• 元數據重建：從 ZooKeeper 加載 topics/brokers 數據
• 狀態機重置：重建分區狀態機（PartitionStateMachine）和副本狀態機（ReplicaStateMachine）
• 補償操作：處理故障期間未完成的管控請求

補充說明：

• 從 Kafka 2.8 版本開始支持 KRaft 模式（不依賴 ZooKeeper），故障恢復機制改為基于 Raft 共識算法 3
• Controller 故障期間，已有生產消費不受影響，但無法執行管理操作（如創建 topic）