Range、RoundRobin、Sticky 和 Cooperative 分配策略

验证：三个成员时，Range 分出了 4/3/2，其余三种都是 3/3/3

命令 · java // topics: strat-a(3 分区)、strat-b(2 分区)、strat-c(4 分区)，副本数 3 // 每个成员是一个独立线程里的 KafkaConsumer，同一 group.id，group.protocol=classic，heartbeat.interval.ms=500 // 依次启动 C1、C2、C3（每次间隔 7 秒），再让 C2 离开，用 ConsumerRebalanceListener 记录每个成员当前持有的分区

=== Range ===
C1、C2 在线:  C1=[a0, a1, b0, c0, c1]   C2=[a2, b1, c2, c3]
C1、C2、C3:   C1=[a0, b0, c0, c1]       C2=[a1, b1, c2]       C3=[a2, c3]
=== RoundRobin ===
C1、C2、C3:   C1=[a0, b0, c1]           C2=[a1, b1, c2]       C3=[a2, c0, c3]
=== Sticky ===
C1、C2、C3:   C1=[a0, b1, c1]           C2=[a1, b0, c0]       C3=[a2, c2, c3]
=== CooperativeSticky ===
C1、C2、C3:   C1=[a0, b1, c1]           C2=[a1, b0, c0]       C3=[a2, c2, c3]

（a0 表示 topic strat-a 的分区 0，其余同理。）

9 个分区分给 3 个成员，理想是每人 3 个。Range 分出了 4、3、2：它是逐个 topic 独立分配的，每个 topic 里都是"前面的成员多拿一个"——a 有 3 个分区，每人 1 个；b 有 2 个分区，只有 C1、C2 各拿 1 个；c 有 4 个分区，C1 拿 2 个，C2、C3 各拿 1 个——所有 topic 里 C1 都排在最前面，多出来的分区都落在它身上，累加之后 C1 最多、C3 最少。RoundRobin、Sticky、CooperativeSticky 都是把所有 topic 的分区放在一起分配，得到 3/3/3。这里的分区标签（谁拿了 a1）取决于成员 ID 的顺序，重跑一次可能不同，但数量差别是策略决定的。

验证：C3 加入和 C2 离开时，RoundRobin 会动比必要更多的分区

策略                  C3 加入时换了主人的分区数     C2 离开时换了主人的分区数（C2 原本持有 3 个）
Range                 3  [a1, a2, c3]               3
RoundRobin            5  [b0, b1, a2, c0, c3]       6  （多出来的：a2, c3, b0 也换了主人）
Sticky                3  [a2, c2, c3]               3
CooperativeSticky     3  [a2, c2, c3]               3

这里的"换了主人"是把加入前后两个快照里每个分区的所属成员逐个比较得出的。C3 加入需要从别人那里拿 3 个分区，最少需要移动 3 个，Range、Sticky、CooperativeSticky 都做到了最少的 3 个，RoundRobin 移动了 5 个。C2 离开时，它持有的 3 个分区必须换主，最少也是移动 3 个：Range、Sticky、CooperativeSticky 刚好只动这 3 个，RoundRobin 却动了 6 个，其中 a2、c3、b0 这三个分区原本好好地在 C1、C3 手里，却被换了主人。这是 RoundRobin"每次都把所有分区重新排一遍"的直接后果。Sticky 系列的"sticky"就是尽量保留原来的归属，实测确实做到了。Range 在这个例子里的移动数也是最少，但它的均匀度更差（4/3/2）。

验证：Sticky 和 CooperativeSticky 的最终分配一样，区别在于重新分配的过程

上面两张表里，Sticky 和 CooperativeSticky 的结果完全一致。它们的区别不在最终分配，而在重新分配的过程：上一篇《Consumer Rebalance》已经用持续写入的数据对比过，CooperativeSticky 只收回要移动的分区，没被移动的分区不停顿，但被移动的分区要经过第二轮 rebalance，停顿大约等于 heartbeat.interval.ms。本篇没有重复测量这一点。

结论

结果：Range 因为逐 topic 分配，在多个 topic 且分区数不能整除时容易不均匀（这次 4/3/2）；RoundRobin 分得最均匀，但成员变化时会多动分区（这次两次变化分别移动了 5 个和 6 个，而最少需要的都是 3 个）；Sticky 和 CooperativeSticky 既均匀（3/3/3）又只移动必要的分区，二者的最终分配一致，区别在 rebalance 过程。

分步演示：四种分配策略，的均匀度和移动代价对比

每一步都是本文上面两节用ConsumerRebalanceListener记录的原始分配快照对比得到的结果。