فهم الفارق بين LEO وHW في Kafka

في عالم النظم الموزعة وتكنولوجيا معالجة البيانات، يتم التحدث بشكل متكرر عن مفاهيم مثل “Log End Offset” (LEO) و”High Watermark” (HW)، والتي تمثلان جوانب مهمة في إدارة البيانات وضمان استقرار عمل النظام. لفهم الفارق بينهما، يجب النظر في كيفية عمل أنظمة النسخ الاحتياطي والتكرار القائد (Leader Replica).

أولاً، يجب أن نتذكر أن النسخ الاحتياطية تشكل جزءًا أساسيًا من نظام النسخ الاحتياطي في Kafka. تُستخدم هذه النسخ لضمان توافر البيانات واستمرارية الخدمة في حالة فشل أحد الخوادم أو العمليات الأخرى في النظام. يوجد في كل مجموعة من النسخ الاحتياطية نسخة رئيسية (Leader Replica) ونسخ احتياطية (Follower Replica)، حيث يتم كتابة البيانات إلى النسخة الرئيسية وتتم مزامنتها مع النسخ الاحتياطية.

الآن، دعونا نلقي نظرة على مفاهيم LEO وHW:

1. Log End Offset (LEO):
   LEO يُمثل الرقم الأخير في السجل (log) الذي تمت كتابته في النسخة الرئيسية (Leader Replica). ببساطة، يُعتبر LEO آخر موقع تمت كتابته في السجل. يتم تحديث قيمة LEO في النسخة الرئيسية بمجرد كتابة رسائل جديدة إلى السجل.

2. High Watermark (HW):
   بالمقابل، يُمثل HW أقصى رقم تم تأكيده (committed) في النسخة الرئيسية. بمعنى آخر، فإن HW هو أعلى قيمة تم تأكيدها من قبل المتلقين (consumers). يعتمد HW على الرسائل التي تم تأكيدها رسمياً وتم تنفيذها في التسلسل، ولا تعتمد فقط على الرسائل التي تمت كتابتها في النسخة الرئيسية.

الفارق الرئيسي بين LEO وHW هو أن LEO يمثل آخر رقم تمت كتابته في النسخة الرئيسية، بينما يمثل HW أقصى رقم تم تأكيده. في معظم الحالات، قيمتا LEO وHW لن تكون متطابقة، حيث أن HW قد يكون أصغر من LEO في بعض الأحيان. هذا يحدث عندما تكون هناك رسائل تمت كتابتها في السجل ولكن لم يتم تأكيدها بعد، مما يؤدي إلى تحديث LEO دون تحديث HW.

بالنسبة لسؤالك حول متى سيتم تحديث LEO، فإن LEO سيتم تحديثه بمجرد كتابة رسالة جديدة إلى السجل في النسخة الرئيسية. يعني ذلك أنه في كل مرة يتم فيها كتابة رسالة جديدة، سيتم تحديث قيمة LEO لتشير إلى موقع الرسالة الجديدة في السجل.

باختصار، على الرغم من أن LEO وHW يشيران إلى مواقع في السجل، إلا أنهما يختلفان في المعنى والوظيفة. LEO يمثل آخر رقم تمت كتابته في السجل، بينما يمثل HW أقصى رقم تم تأكيده.

بالطبع، دعوني أضيف المزيد من التفاصيل لفهم أعمق للفارق بين Log End Offset (LEO) وHigh Watermark (HW) في نظام Kafka.

1. تأثير التأخير والتكرار:
   في بعض الحالات، قد تكون هناك تأخيرات في تأكيد الرسائل وتحديث الـ HW. عندما يحدث هذا التأخير، قد يكون هناك فارق بين قيمة LEO وHW. فمثلاً، إذا كان هناك خادم مستهدفًا لتلقي الرسائل (consumer) غير متاح لفترة معينة، فإن الرسائل التي تمت كتابتها في السجل (وبالتالي تم تحديث LEO) قد لا تكون قد تم تأكيدها بعد وبالتالي لا يتم تحديث HW حتى تتم معالجة هذه الرسائل.

2. الاستخدامات العملية لكل من LEO وHW:

   • LEO يُستخدم عادةً في تحديد موقع آخر رسالة تمت كتابتها في السجل، ويمكن استخدامه في عمليات التحويل والنسخ الاحتياطي.
   • أما HW، فهو مهم لضمان تسلسل الرسائل وعدم فقدان أي رسالة مهمة. على سبيل المثال، يستخدم المستهلكون HW لتحديد الرسائل التي يجب عليهم معالجتها بناءً على الرسائل التي تم تأكيدها بالفعل.

3. التغييرات في قيمة LEO وHW:

   • قد يتغير قيمة LEO بشكل مستمر بمجرد كتابة رسالة جديدة في السجل.
   • بالنسبة للـ HW، يمكن أن تتغير قيمته بعدما يتم تأكيد رسائل جديدة ويتم تحديث الوضع الحالي للتزامن.

4. الأداء والتوافقية:

   • على الرغم من أن تحديث LEO يعتمد على كتابة الرسالة إلى السجل فقط، فإن تحديث HW يعتمد على تأكيد الرسالة أيضًا من قِبل جميع المستهلكين.
   • هذا يعني أن HW يُستخدم كمؤشر لاستقرار النظام، حيث أنه يُظهر التزامن بين جميع الأطراف المعنية.

5. التسلسل والاستمرارية:

   • من خلال استخدام HW، يمكن للنظام ضمان تسلسل الرسائل واستمرارية الخدمة حتى في حالة الفشل.
   • بالمقابل، قد يتغير LEO بشكل مستمر مع تدفق البيانات وتحديث السجل، ولكن لا يُستخدم عمومًا كمؤشر للاستمرارية أو تسلسل الرسائل.

بهذه الطريقة، يتم تحديث LEO وHW بطرق مختلفة ولأسباب مختلفة، مما يجعلهما يؤديان أدوارًا مختلفة ومكملة في نظام Kafka لضمان استقرار النظام واستمرارية الخدمة.