spring设置kafka超时时间没有生效的解决方法(解决rebalancing问题)

一、前言

最近生产kafka遇到一个问题，总是隔几分钟就rebalancing，导致没有消费者、消息堆积；
平衡好后，正常消费消息几分钟后，就又开始rebalancing，消息再次堆积，一直循环。

登录kafka服务器，用命令查看kafka组：

//组名是commonGroup，java里设置的
./kafka-consumer-groups.sh --bootstrap-server 10.123.123.123:9092 --group commonGroup --describe
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就会发现报错：

warning: Consumer group 'commonGroup' is rebalancing.
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此时组里的所有topic都会没有消费者。

再查看消费者（java后台）的日志，会发现大量的rebalancing语句，与重新加入分组的语句：

//这个是心跳发送失败报错的日志，因为此时在rebalancing
2022-08-25 17:55:41.801 [org.springframework.kafka.KafkaListenerEndpointContainer#2-0-C-1] INFO  o.a.k.c.consumer.internals.AbstractCoordinator - [Consumer clientId=consumer-2, groupId=commonGroup] Attempt to heartbeat failed since group is rebalancing

//这个是重新加入分组的日志，重新加入了commonGroup组里的topic为examTake的第13个分区(生产topic分了14个区)
2022-08-30 16:29:27.434 [org.springframework.kafka.KafkaListenerEndpointContainer#1-0-C-1] INFO  o.s.kafka.listener.KafkaMessageListenerContainer - partitions assigned: [examTake-13]
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这个现象会导致消息堆积2-3分钟，然后消息会统一被消费一波，然后继续堆积2-3分钟消息；
因为kafka不知道为什么总是rebalancing，每次平衡需要2-3分钟时间，此时没有消费者；
平衡好后，消息被消费者消费一波，就又开始rebalancing。

用户明显感觉到系统变慢，需要想办法解决这个问题。

二、可能的原因

百度发现，kafka rebalancing发生的情况，主要有这几种：

1.有消费者新增/减少

如果启动了新的java程序，增加了消费者、或者有消费者挂了，kafka就会重新平衡；
但是排查后发现，所有消费者日志打印正常，没有挂掉的，也没有新增消费者，所以不是这个问题。

2.有消费者在规定时间内未发送心跳包

spring里可以配置kafka的session超时时间(默认10秒)：

spring.kafka.properties.session.timeout.ms = 10000
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以及心跳包发送时间间隔(默认隔3秒发送一次)：

spring.kafka.properties.heartbeat.interval.ms = 3000
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如果有消费者在session规定时间内没有发送心跳包，kafka就会认为该消费者不可用，开始rebalancing。
但是排查后发现，项目里配置的超时时间是15秒，心跳包间隔时间没有配置（默认3秒），感觉不应该有消费者15秒内一次心跳包也发不出去（消费者日志打印正常，没有挂掉的），所以不确定是不是这个问题。

3.有消费者在规定时间内没有处理完消息

spring里可以配置消费者一次拉取的消息数(默认500，低版本kafka好像不支持修改)：

spring.kafka.consumer.max-poll-records=500
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以及消费消息的超时时间(默认5分钟)：

spring.kafka.properties.max.poll.interval.ms=300000
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如果有消费者在规定时间内没有处理完消息，那么也会引起kafka的rebalancing。
但是排查后发现，kafka里的待消费消息数很低时(几条-几十条)，仍然会隔几分钟就rebalancing一次，然后消费者会很快把消息全部消费完，就算是这样kafka后续还是会rebalancing。这样看来也不是这个问题。

三、设置kafka超时时间没有生效的解决方法

1.问题描述

虽然感觉不像是这几个原因导致kafka反复重新平衡的，但是还是得尝试解决。

因此，按照网上的方法，在spring项目里的application.properties中进行了配置，增加了超时时间：

//心跳超时时间（session超时时间）增加成25秒（之前项目设置了15秒）
spring.kafka.properties.session.timeout.ms = 25000

//每次拉取的消息减少为20（之前是默认值500）
spring.kafka.consumer.max-poll-records=20

//消息消费超时时间增加为10分钟
spring.kafka.properties.max.poll.interval.ms=600000
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但是配置了之后，启动项目，发现这些配置都没有生效，kafka打印的参数还是之前的：

max.poll.interval.ms = 300000
max.poll.records = 500
session.timeout.ms = 15000
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尤其是max.poll.records参数，这个都可以点进jar包里了，不应该不生效的：

2.解决方法

(1)百度发现，低版本kafka好像不支持修改max.poll.records；不过目前项目中不是低版本kafka，应该是可以设置的；而且其它参数总是可以设置的，问题是不知道为什么没有生效。

(2)找了半天，发现项目中有一个KafkaConfig.java，其中部分配置为：

    @Value("${kafka.session.timeout.ms:15000}")
    private String sessionTimeout;

    @Value("${kafka.consumer.max.poll.records:500}")
    private String maxPollRecords;

    @Value("${kafka.max.poll.interval.ms:300000}")
    private String maxPollIntervalMs;

    @Value("${kafka.group.id:commonGroup}")
    private String groupId;
    
    private Map consumerConfigs() {
        Map props = new HashMap<>();
        props.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrapServers);
        //这个是组id
        props.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, groupId);
        props.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, true);
        props.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG, autoCommitInterval);
        //这个是心跳（session）超时时间
        props.put(ConsumerConfig.SESSION_TIMEOUT_MS_CONFIG, sessionTimeout);
        //这个是每次拉取的消息数量
        props.put(ConsumerConfig.MAX_POLL_RECORDS_CONFIG, maxPollRecords);
        //这个是消费消息的超时时间
        props.put(ConsumerConfig.MAX_POLL_INTERVAL_MS_CONFIG, maxPollIntervalMs);
        props.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, KafkaIntegerDeserializer.class);
        props.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class);
        return props;
    }
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(3)这下application.properties中配置了kafka参数没有生效的原因找到了，看来是java与application.properties中同时配置了kafka参数的话，会以java中配置的为准。

3.结果

修改java中的kafka配置后，启动日志显示配置生效了：

max.poll.interval.ms = 600000
max.poll.records = 20
session.timeout.ms = 25000
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然而，项目用这个配置启动后，kafka反复rebalancing的状况还是没有好，并且rebalancing需要的时间更长了，从2-3分钟延长到了5-10分钟，消息积压时间延长、用户体验更差了。

四、kafka反复rebalancing最终解决方法

1.排查过程

反复排查了整个项目，情况如下：

(1)生产环境最近只发版了一个很小的功能，这个功能不会造成kafka反复rebalancing。

(2)生产环境发版后，有2天时间日志是正常的，kafka没有反复rebalancing，说明之前的kafka配置基本没有问题。

(3)第3天下午开始kafka出现了反复rebalancing问题，但是期间并没有发版，也不是用户访问量突然增多导致的。

(4)尝试调大kafka超时时间，但是没有作用。

(5)重启了kafka，也重启了所有消费者，但是反复rebalancing问题并没有好转。

2.最终解决方法

1.kafka重新平衡是按group的，具体来说就是commonGroup不知道哪里除了问题：

warning: Consumer group 'commonGroup' is rebalancing.
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2.因此，决定把这个组里比较重要的几个topic移动出去，换到其它组(java里只需要改一行)：

//这里没有显式配置组，用的是上方KafkaConfig.java里的commonGroup组
//@KafkaListener(topics = "${kafka.topic.commit}")

//改为了显式配置组，把这个topic移动到新组 commitGroup
@KafkaListener(topics = "${kafka.topic.commit}", groupId = "commitGroup")
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3.把重要的topic移动出去、分到新组后，发现，新组里的topic工作正常，没有反复重新平衡；
旧组commonGroup依然有问题，隔一段时间就会rebalancing。

4.由于旧组里的topic不太重要，因此消费堆积2-3分钟的问题勉强可以接受；
由于旧组里的topic还有很多，因此暂时还没有排查出是哪个topic及其消费者有问题。

5.最后，这个问题就勉强算解决了，后续有时间后再继续研究为什么kafka会反复rebalancing。

五、备注

1.spring设置kafka参数session超时时间时，要小于请求超时时间与处理超时时间，例如：

request.timeout.ms = 30000  session.timeout.ms = 15000    max.poll.interval.ms = 300000

session.timeout.ms < request.timeout.ms

session.timeout.ms < max.poll.interval.ms
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2.kafka的topic的分区，最好是有几个消费者、就创建几个分区，这样可以一一对应，一个消费者对应一个分区。

3.kafka的rebalancing是按group的，遇到rebalancing问题，可以把重要的topic移动到其它group里，试试能不能行；最好是一个topic一个group，这样可以快速定位是哪个topic出了问题。