Zookeeper集群 + Kafka集群

目录

一、Zookeeper 概述

Zookeeper 工作机制

Zookeeper 特点

二、Zookeeper 应用场景

统一命名服务

统一配置管理

统一集群管理

服务器动态上下线

软负载均衡

三、Zookeeper 选举机制

第一次启动选举机制

非第一次启动选举机制

四、部署Zookeeper集群

第一步 关闭防火墙和安全机制

第二步 安装JDK环境

第三步 导入软件包并优化路径

第四步 备份配置文件

第五步 修改配置文件

第六步 远程复制配置文件

第七步 创建数据目录和日志目录

第八步 配置每个服务器的Myid

第九步 编写zookeeper启动脚本

第十步 如果文件名输入错误需要改名

第十一步 给脚本文件赋权并添加系统服务

第十二步 开启所有服务器的zookeeper

五、Zookeeper + Kafka 部署

第一步 导入软件包并解压优化路径

第二步  备份配置文件

第三步 修改配置文件

第四步 更改环境变量

第五步 刷新配置文件

第六步 配置zookeeper启动脚本

第七步 远程复制脚本文件给所有服务器

第八步 赋权并添加系统识别

第九步 启动所有节点服务器的kafka服务

第十步 创建Topic并命名

第十一步 查看当前服务的Topic

第十二步 查看Topic的详细信息

第十三步 发布消息

第十四步 修改分区数量

第十五步 如何删除指定的Topic

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一、Zookeeper 概述

Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式框架提供协调服务的Apache项目

Zookeeper 工作机制

Zookeeper从设计模式角度来理解：是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应。也就是说 Zookeeper = 文件系统 + 通知机制。

Zookeeper 特点

① Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群。

② Zookeepe集群中只要有半数以上节点存活，Zookeeper集群就能正常服务。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。

③ 全局数据一致：每个Server保存一份相同的数据副本，Client无论连接到哪个Server，数据都是一致的。

④ 更新请求顺序执行，来自同一个Client的更新请求按其发送顺序依次执行，即先进先出。

⑤ 数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。

⑥ 实时性，在一定时间范围内，Client能读到最新数据。

Zookeeper 数据结构

ZooKeeper数据模型的结构与Linux文件系统很类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称做一个ZNode。每一个ZNode默认能够存储1MB的数据，每个ZNode都可以通过其路径唯一标识。

二、Zookeeper 应用场景

统一命名服务

在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别。例如：IP不容易记住，而域名容易记住。

统一配置管理

① 分布式环境下，配置文件同步非常常见。一般要求一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Kafka集群。对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上。

② 配置管理可交由ZooKeeper实现。可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode。各个客户端服务器监听这个Znode。一旦 Znode中的数据被修改，ZooKeeper将通知各个客户端服务器。

统一集群管理

① 分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的。可根据节点实时状态做出一些调整。

② ZooKeeper可以实现实时监控节点状态变化。可将节点信息写入ZooKeeper上的一个ZNode。监听这个ZNode可获取它的实时状态变化。

服务器动态上下线

客户端能实时洞察到服务器上下线的变化。

软负载均衡

在Zookeeper中记录每台服务器的访问数，让访问数最少的服务器去处理最新的客户端请求。

三、Zookeeper 选举机制

第一次启动选举机制

① 服务器1启动，发起一次选举。服务器1投自己一票。此时服务器1票数一票，不够半数以上（3票），选举无法完成，服务器1状态保持为LOOKING；

② 服务器2启动，再发起一次选举。服务器1和2分别投自己一票并交换选票信息：此时服务器1发现服务器2的myid比自己目前投票推举的（服务器1）大，更改选票为推举服务器2。此时服务器1票数0票，服务器2票数2票，没有半数以上结果，选举无法完成，服务器1，2状态保持LOOKING

③ 服务器3启动，发起一次选举。此时服务器1和2都会更改选票为服务器3。此次投票结果：服务器1为0票，服务器2为0票，服务器3为3票。此时服务器3的票数已经超过半数，服务器3当选Leader。服务器1，2更改状态为FOLLOWING，服务器3更改状态为LEADING；

④ 服务器4启动，发起一次选举。此时服务器1，2，3已经不是LOOKING状态，不会更改选票信息。交换选票信息结果：服务器3为3票，服务器4为1票。此时服务器4服从多数，更改选票信息为服务器3，并更改状态为FOLLOWING

非第一次启动选举机制

① 当ZooKeeper 集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，就会开始进入Leader选举：

服务器初始化启动。

服务器运行期间无法和Leader保持连接。

② 而当一台机器进入Leader选举流程时，当前集群也可能会处于以下两种状态：

集群中本来就已经存在一个Leader。

对于已经存在Leader的情况，机器试图去选举Leader时，会被告知当前服务器的Leader信息，对于该机器来说，仅仅需要和 Leader机器建立连接，并进行状态同步即可。

③ 集群中确实不存在Leader。

假设ZooKeeper由5台服务器组成，SID分别为1、2、3、4、5，ZXID分别为8、8、8、7、7，并此时SID为3的服务器是Leader。某一时刻，3和5服务器出现故障，因此开始进行Leader选举。

选举Leader规则：
1.EPOCH大的直接胜出
2.EPOCH相同，事务id大的胜出
3.事务id相同，服务器id大的胜出

SID：服务器ID。用来唯一标识一台ZooKeeper集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致。

ZXID：事务ID。ZXID是一个事务ID，用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻，集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和ZooKeeper服务器对于客户端“更新请求”的处理逻辑速度有关。

Epoch：每个Leader任期的代号。没有Leader时同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票这个数据就会增加

四、部署Zookeeper集群

第一步 关闭防火墙和安全机制

命令：systemctl stop firewalld

setenforce 0

第二步 安装JDK环境

命令：yum -y install java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel

第三步 导入软件包并优化路径

命令：tar xf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7

第四步 备份配置文件

命令：cp -a /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo_sample /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg

第五步 修改配置文件

命令：vim /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg

第六步 远程复制配置文件

命令：scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.8.130:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf

scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.8.140:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf

第七步 创建数据目录和日志目录

命令：mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data

mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs

第八步 配置每个服务器的Myid

命令：echo 1 >> /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid

echo 2 >> /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid

echo 3 >> /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid

第九步 编写zookeeper启动脚本

命令：vim /etc/init.d/zookeeper

第十步 如果文件名输入错误需要改名

命令：mv /etc/init.d/zookeeper.sh /etc/init.d/zookeeper

第十一步 给脚本文件赋权并添加系统服务

命令：chmod 777 /etc/init.d/zookeeper

chkconfig --add zookeeper

第十二步 开启所有服务器的zookeeper

命令：service zookeeper start

service zookeeper status

五、Zookeeper + Kafka 部署

第一步 导入软件包并解压优化路径

命令：tar xf kafka_2.13-2.7.1.tgz

mv kafka_2.13-2.7.1 /usr/local/kafka

第二步  备份配置文件

cp /usr/local/kafka/config/server.properties /usr/local/kafka/config/server.properties.bak

第三步 修改配置文件

命令：vim /usr/local/kafka/config/server.properties

第四步 更改环境变量

命令：vim /etc/profile 

第五步 刷新配置文件

命令：source /etc/profile

内容：export KAFKA_HOME=/usr/local/kafka
export PATH=$PATH:$KAFKA_HOME/bin

第六步 配置zookeeper启动脚本

命令：vim /etc/init.d/kafka

内容：#!/bin/bash
#chkconfig:2345 22 88
#description:Kafka Service Control Script
KAFKA_HOME='/usr/local/kafka'
case $1 in
start)
    echo "---------- Kafka 启动 ------------"
    ${KAFKA_HOME}/bin/kafka-server-start.sh -daemon ${KAFKA_HOME}/config/server.properties
;;
stop)
    echo "---------- Kafka 停止 ------------"
    ${KAFKA_HOME}/bin/kafka-server-stop.sh
;;
restart)
    $0 stop
    $0 start
;;
status)
    echo "---------- Kafka 状态 ------------"
    count=$(ps -ef | grep kafka | egrep -cv "grep|$$")
    if [ "$count" -eq 0 ];then
        echo "kafka is not running"
    else
        echo "kafka is running"
    fi
;;
*)
    echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
esac

第七步 远程复制脚本文件给所有服务器

命令：scp /etc/init.d/kafka 192.168.8.130:/etc/init.d/

scp /etc/init.d/kafka 192.168.8.140:/etc/init.d/

第八步 赋权并添加系统识别

命令：chmod 777 /etc/init.d/kafka

chkconfig --add kafka

第九步 启动所有节点服务器的kafka服务

命令：service kafka start

第十步 创建Topic并命名

命令：kafka-topics.sh --create --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181 --replication-factor 2 --partitions 3 --topic [名称]

第十一步 查看当前服务的Topic

命令：kafka-topics.sh --list --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181

第十二步 查看Topic的详细信息

命令：kafka-topics.sh  --describe --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181

第十三步 发布消息

命令：kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.8.200:9092,192.168.8.130:9092,192.168.8.140:9092  --topic test

消费消息：kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.8.200:9092,192.168.8.130:9092,192.168.8.140:9092 --topic test --from-beginning

第十四步 修改分区数量

命令：kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181 --alter --topic test --partitions [数量]

第十五步 如何删除指定的Topic

命令：kafka-topics.sh --delete --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181 --topic [topic名字]