架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka

2022-03-31 02:11:34

Kafka

一、熟悉kafka


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka

架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka

l  Server-1 broker其实就是kafka的server，因为producer和consumer都要去连它。Broker主要还是做存储用。


l  Server-2是zookeeper的server端，zookeeper的具体作用你可以去官网查，在这里你可以先想象，它维持了一张表，记录了各个节点的IP、端口等信息（以后还会讲到，它里面还存了kafka的相关信息）。


l  Server-3、4、5他们的共同之处就是都配置了zkClient，更明确的说，就是运行前必须配置zookeeper的地址，道理也很简单，这之间的连接都是需要zookeeper来进行分发的。


l  Server-1和Server-2的关系，他们可以放在一台机器上，也可以分开放，zookeeper也可以配集群。目的是防止某一台挂了。


简单说下整个系统运行的顺序：

1. 启动zookeeper的server

2. 启动kafka的server

3. Producer如果生产了数据，会先通过zookeeper找到broker，然后将数据存放进broker

4.  Consumer如果要消费数据，会先通过zookeeper找对应的broker，然后消费。

 

Kafka 分布式消息队列 类似产品有JBoss、MQ


一、由Linkedln 开源，使用scala开发，有如下几个特点：

（1）高吞吐

（2）分布式

（3）支持多语言客户端 （C++、Java）


二、组成: 客户端是 producer 和 consumer，提供一些API，服务器端是Broker，客户端提供可以向Broker内发布消息、消费消息，服务器端提供消息的存储等功能

Kafka 特点是支持分区、分布式、可拓展性强


三、Kafka 的消息分几个层次

(1)Topic 一类主题

(2)Partition 默认每个消息有2个分区，创建Topic可以指定分区数，1天有 1亿行可以分8个分区，如果每天几十万行就一个分区吧

(3)Message 是每个消息


四、数据处理流程

1.生产者 生产消息、将消息发布到指定的topic分区

2.kafka 集群接收到producer发过来的消息后，将其持久化到硬盘，可以指定时长，而不关注消息是否被消费

3.consumer从kafka集群pull或push方式，并控制获取消息的offset偏移量，consumer重启时需要根据offset开始再次消费数据，consumer自己维护offset


五、kafka如何实现高吞吐量

1.充分利用磁盘的顺序读写
2.数据批量发送
3.数据压缩
4.Topic划分多个partition


六、kafka 如何实现load balance &HA

1）producer 根据用户指定的算法，将消息发送到指定的partition
2）存在多个partition，每个partition存在多个副本replica，每个replica分布在不同的broker节点上
3）每个partition需要选取lead partition，leader partition负责读写，并由zookeeper负责fail over 快速失败
4）通过zookeeper管理broker与consumer的动态加入与离开


七、扩容

当需要增加broker节点时，新增的broker会向zookeeper注册，而producer及consumer会根据zookeeper上的watcher感知这些变化，并及时作出调整

 

副本分配逻辑规则如下：

  • 在Kafka集群中，每个Broker都有均等分配Partition的Leader机会。

  • 上述图Broker      Partition中，箭头指向为副本，以Partition-0为例:broker1中parition-0为Leader，Broker2中Partition-0为副本。

  • 上述图种每个Broker(按照BrokerId有序)依次分配主Partition,下一个Broker为副本，如此循环迭代分配，多副本都遵循此规则。

 

副本分配算法如下：

  • 将所有N      Broker和待分配的i个Partition排序.

  • 将第i个Partition分配到第(i mod      n)个Broker上.

  • 将第i个Partition的第j个副本分配到第((i +      j) mod n)个Broker上.

 

二、安装zookeeper，并配置集群

准备三台机器做集群

服务器

IP地址

端口

服务器1

172.16.0.41

2181/2881/3881

服务器2

172.16.0.42

2182/2882/3882

服务器3

172.16.0.43

2183/2883/3883


2.1配置java环境

将jdk-7u79-linux-x64上传到三台服务器安装配置。

给三台服务器分别创建java文件夹。

将jdk 放到java文件夹下并解压，然后删掉压缩文件。

配置jdk全局变量。

#vi /etc/profile

export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.7.0_79

export JRE_HOME=/usr/local/java/jdk1.7.0_79/jre

export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JRE_HOME/lib:$CLASSPATH

export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH


2.2 修改操作系统的/etc/hosts文件，添加IP与主机名映射：

   # zookeeper cluster servers

172.16.0.41 edu-zk-01

172.16.0.42 edu-zk-02

172.16.0.43 edu-zk-03


2.3下载zookeeper-3.4.7.tar.gz 到/home/zy/zookeeper目录

# mkdir -p /usr/local/zookeeper

# cd / usr/local/zookeeper/

# wget http://apache.fayea.com/zookeeper/zookeeper-3.4.7/zookeeper-3.4.7.tar.gz


2.4 解压zookeeper安装包，并对节点重民名

#tar -zxvf zookeeper-3.4.7.tar.gz

服务器1：

#mv zookeeper-3.4.7 node-01

服务器2：
    #mv zookeeper-3.4.7 node-02

服务器3：

#mv zookeeper-3.4.7 node-03


2.5 在zookeeper的各个节点下 创建数据和日志目录

#cd /usr/local/zookeeper

#mkdir data

#mkdir logs


2.6 重命名配置文件

    将zookeeper/node-0X/conf目录下的zoo_sample.cfg文件拷贝一份，命名为zoo.cfg:

#cp zoo_sample.cfg zoo.cfg


2.7 修改zoo.cfg 配置文件

三台服务器做同样配置：zookeeper/node-01的配置（/usr/local/zookeeper/node-01/conf/zoo.cfg）如下：


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka


参数说明:

tickTime=2000

tickTime这个时间是作为Zookeeper服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔,也就是每个tickTime时间就会发送一个心跳。


initLimit=10

initLimit这个配置项是用来配置Zookeeper接受客户端（这里所说的客户端不是用户连接Zookeeper服务器的客户端,而是Zookeeper服务器集群中连接到Leader的Follower 服务器）初始化连接时最长能忍受多少个心跳时间间隔数。当已经超过10个心跳的时间（也就是tickTime）长度后Zookeeper 服务器还没有收到客户端的返回信息,那么表明这个客户端连接失败。总的时间长度就是10*2000=20 秒。


syncLimit=5

syncLimit这个配置项标识Leader与Follower之间发送消息,请求和应答时间长度,最长不能超过多少个tickTime的时间长度,总的时间长度就是5*2000=10秒。

dataDir=/usr/local/zookeeper/node-01/data

dataDir顾名思义就是Zookeeper保存数据的目录,默认情况下Zookeeper将写数据的日志文件也保存在这个目录里。

clientPort=2181

clientPort这个端口就是客户端（应用程序）连接Zookeeper服务器的端口,Zookeeper会监听这个端口接受客户端的访问请求。

server.A=B：C：D

server.1=edu-zk-01:2881:3881

server.2=edu-zk-02:2882:3882

server.3=edu-zk-03:2883:3883

A是一个数字,表示这个是第几号服务器；

B是这个服务器的IP地址（或者是与IP地址做了映射的主机名）；

C第一个端口用来集群成员的信息交换,表示这个服务器与集群中的Leader服务器交换信息的端口；

D是在leader挂掉时专门用来进行选举leader所用的端口。

注意：如果是伪集群的配置方式，不同的 Zookeeper 实例通信端口号不能一样，所以要给它们分配不同的端口号。


2.8 创建myid文件

在dataDir=/usr/local/zookeeper/node-0X/data 下创建myid文件

编辑myid文件，并在对应的IP的机器上输入对应的编号。如在node-01上，myid文件内容就是1,node-02上就是2，node-03上就是3：

#vi /usr/local/zookeeper/node-01/data/myid## 值为1

#vi /usr/local/zookeeper/node-02/data/myid## 值为2

#vi /usr/local/zookeeper/node-03/data/myid## 值为3


2.9 启动测试zookeeper

(1)进入/usr/local/zookeeper/node-0X/bin目录下执行：

#/usr/local/zookeeper/node-01/bin/zkServer.sh start

#/usr/local/zookeeper/node-02/bin/zkServer.sh start

#/usr/local/zookeeper/node-03/bin/zkServer.sh start


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka


(2)输入jps命令查看进程：


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka


其中，QuorumPeerMain是zookeeper进程，说明启动正常

(3)查看状态：

   # /usr/local/zookeeper/node-01/bin/zkServer.sh status


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka


(4)查看zookeeper服务输出信息：

 由于服务信息输出文件在/usr/local/zookeeper/node-0X/bin/zookeeper.out

$ tail -500f zookeeper.out


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka


三、KAFKA集群配置

架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka

利用安装zookeeper的三台服务器做KAFKA集群，也可以新建三个虚拟机去操作。

服务器

IP地址

端口

服务器1

172.16.0.41

9092

服务器2

172.16.0.42

9092

服务器3

172.16.0.43

9092

 

4.1 下载 kafka_2.9.2-0.8.1

分别在三台服务器创建kafka目录并且下载kafka压缩包

#mkdir /usr/local/kafka

#tar –zxvf kafka_2.9.2-0.8.1.tar.gz


4.2 创建log文件夹

#mkdir /usr/local/kafka/kafkalogs


4.3 配置kafka

#cd /usr/local/kafka/kafka_2.9.2-0.8.1/config

#vi server.properties  修改项如下：

broker.id=0      //当前机器在集群中的唯一标识

port=9092       //kafka对外提供服务的tcp端口

host.name=172.16.0.41    //主机IP地址

log.dirs=/usr/local/kafka/kafkalogs    //log存放目录

message.max.byte=5048576     //kafka一条消息容纳的消息最大为多少

default.replication.factor=2   //每个分区默认副本数量

replica.fetch.max.bytes=5048576  

zookeeper.connect=172.16.0.41:2181,172.16.0.42:2182,172.16.0.43:2183


4.4 启动kafka

# ./kafka-server-start.sh  -daemon ../config/server.properties   //后台启动运行


4.5 问题解决

[root@master ~]#  /export/kafka/bin/kafka-console-producer.sh  --broker-list 10.14.2.201:9092,10.14.2.202:9092,10.14.2.203:9092,10.14.2.204:9092    --topic test

SLF4J: Failed to load class "org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder".

 SLF4J: Defaulting to no-operation (NOP) logger implementation

 SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#StaticLoggerBinder for further details.

 

 # /export/kafka/bin/kafka-console-consumer.sh  --zookeeper   10.14.2.201:2181,10.14.2.202:2181,10.14.2.203:2181,10.14.2.204:2181  --topic test --from-beginning

SLF4J: Failed to load class "org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder".

 SLF4J: Defaulting to no-operation (NOP) logger implementation

 SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#StaticLoggerBinder for further details.


解决方法：

 下载slf4j-1.7.6.zip

 http://www.slf4j.org/dist/slf4j-1.7.6.zip

 

解压

 unzip slf4j-1.7.6.zip

 把slf4j-nop-1.7.6.jar 包复制到kafka libs目录下面

 cd  slf4j-1.7.6

 cp slf4j-nop-1.7.6.jar  /export/kafka/libs/


四、KAFKA集群验证

5.1 创建topic

#./kafka-topics.sh --create --zookeeper 172.16.0.42:2182 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic test


5.2 查看topic

# ./kafka-topics.sh --list --zookeeper 172.16.0.42:2182


5.3 开启发送者并发送消息

#./kafka-console-producer.sh --broker-list 172.16.0.41:9092 --topic test


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka


5.4 开启消费者并接收消息

#./kafka-console-consumer.sh --zookeeper 172.16.0.42:2182 --topic test --from-beginning


架构师之路-如何建立高可用消息中间件kafka


更多参考内容：http://www.roncoo.com/article/index

上一篇：Pow和PBFT的区别和联系


下一篇：iOS Objective-C 中JSON格式定义NSArray NSDictionary