目录
一、zookeeper
1、zookeeper简介
2、zookeeper特点
3、zookeeper工作模式及机制
4、zookeeper应用场景及选举机制
5、zookeeper集群部署
①实验环境
②安装zookeeper
二、消息队列kafka
1、为什么要有消息队列
2、使用消息队列的好处
3、kafka简介
4、kafka特点
5、kafka系统架构名词介绍
6、Kafka架构及流程
7、kafka集群部署
8、kafka报错分析
一、zookeeper
1、zookeeper简介
Zookeeper:开源分布式的服务,为分布式框架提供协调服务的apache项目
2、zookeeper特点
①、zookper是一个领导者,多个跟随着组成
②、集群中有半数以上节点存活,集群正常服务,奇数台最小3台
③、全局数据一致,每个server保存一份相同的数据副本,client无论连接到那台server,数据都一样
④、更新请求顺序执行,来自同一个client更新请求按照其发送顺序一次执行,先进先出
⑤、原子性,要么成功要么失败
3、zookeeper工作模式及机制
Zookeeper工作模式:文件系统+通知机制
工作机制:
1、每个服务端上线时需要到zookeeper集群注册信息
2、客户端从zookeeper集群获取在线服务端信息列表并监听
3、服务端上线下线时,zookeeper需要更新列表信息并通知客户端
4、客户端接收到通知重新获取zookeeper在线服务器列表
4、zookeeper应用场景及选举机制
应用场景:
统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务节点动态上下线、软负载均衡
选举机制:
第一次启动选举机制:
服务器1启动,自己投自己一票myid(可以自己设置集群中不能重复)为1,没有明确的leader处于locking状态
服务器2启动,自己投自己一票myid为2,服务器1因为2的myid大于1则投2一票,处于locking状态
服务器3启动,自己投自己一票myid为3,服务器1和2myid小则投服务器3,服务器3成为leader
服务器4启动,已经有leader则加入leader中成为从follower。
非第一次启动选举机制:
SID:服务器id,用来表示一台zookeeper集群汇总的机器,每台机器不能重复和myid一致
ZXID:事务id,ZXID是一个事务id,用来标识服务器状态的变更。与服务器对客户端更新请求处理逻辑速度有关
Epoch:每个leader任期的代号,没有leader时同一轮投票过程中的值是一样的,每投票一次这个数据增加
①、Epoch值大的直接胜出成为leader
②、epoch值相同事务id大的胜出
③、事务id相同则服务器id大的胜出
5、zookeeper集群部署
①实验环境
②安装zookeeper
三台机器执行:systemctl stop firewalld.servicesetenforce 0#关闭防火墙和selinuxcd /opttar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gzmv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7#将zookeeper压缩包放入/opt目录并解压,解压后的文件移动到/usr/local下改名为zookeeper-3.5.7cd /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/cp zoo_sample.cfg zoo.cfgvim zoo.cfg#进入配置文件路径备份配置文件然后修改配置文件,内容如下tickTime=2000 #通信心跳时间,Zookeeper服务器与客户端心跳时间,单位毫秒initLimit=10#Leader和Follower初始连接时能容忍的最多心跳数(tickTime的数量),这里表示为10*2ssyncLimit=5 #Leader和Follower之间同步通信的超时时间,这里表示如果超过5*2s,Leader认为Follwer死掉,并从服务器列表中删除FollwerdataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data#修改,指定保存Zookeeper中的数据的目录,目录需要单独创建dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/logs #添加,指定存放日志的目录,目录需要单独创建clientPort=2181 #客户端连接端口server.1=192.168.30.18:3188:3288server.2=192.168.30.19:3188:3288server.3=192.168.30.20:3188:3288#添加集群信息erver.A=B:C:D#A是一个数字,表示这个是第几号服务器。集群模式下需要在zoo.cfg中dataDir指定的目录下创建一个文件myid,这个文件里面有一个数据就是A的值,Zookeeper启动时读取此文件,拿到里面的数据与zoo.cfg里面的配置信息比较从而判断到底是哪个server。#B是这个服务器的地址。#C是这个服务器Follower与集群中的Leader服务器交换信息的端口。#D是万一集群中的Leader服务器挂了,需要一个端口来重新进行选举,选出一个新的Leader,而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/datamkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs#创建指定的数据存放位置和日志存放位置echo 1 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid#192.168.30.18上执行此命令,规划时此机器的myid为1echo 2 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid#192.168.30.19上执行此命令,规划时此机器的myid为2echo 3 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid#192.168.30.20上执行此命令,规划时此机器的myid为3vim /etc/init.d/zookeeper#!/bin/bash#chkconfig:2345 20 90#description:Zookeeper Service Control ScriptZK_HOME='/usr/local/zookeeper-3.5.7'case $1 instart)echo "---------- zookeeper 启动 ------------"$ZK_HOME/bin/zkServer.sh start;;stop)echo "---------- zookeeper 停止 ------------"$ZK_HOME/bin/zkServer.sh stop;;restart)echo "---------- zookeeper 重启 ------------"$ZK_HOME/bin/zkServer.sh restart;;status)echo "---------- zookeeper 状态 ------------"$ZK_HOME/bin/zkServer.sh status;;*)echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"esac#三台机器配置开启zookeeper脚本,#脚本内容为当执行脚本位置变量1为star,stop,restart,status,*时执行对应的服务管理脚本(安装时自带管理服务的脚本)chmod +x /etc/init.d/zookeeperchkconfig --add zookeeper#设置开机自启并使用service管理服务service zookeeper startservice zookeeper status#开启并查看服务状态
二、消息队列kafka
1、为什么要有消息队列
高并发环境下,同步请求来不及处理,请求往往会发生阻塞,比如大量请求并发访问数据库,导致行锁表,最后请求线程堆积过多,引发雪崩。
雪崩:高并发情况下redis服务器无法同时处理大量请求,导致rdis崩溃直接查询数据库。
2、使用消息队列的好处
1)解耦
允许独立的扩展或修改两边的处理过程,只有确保他们遵守同样的接口约束
2)可恢复性
系统一部分组件失效不会影响整个系统,消息队列降低了过程的耦合度,即使一个处理消息的进程挂掉了,加入队列中的消息仍然可以在系统恢复后被处理。
3)缓存
有助于控制和优化数据流经过的速度,解决生成消费信息的处理速度不一致的情况
4)灵活性&峰值处理能力
能够使关键组件顶住突发的访问压力,而不会因为突发的超负荷的请求而完全崩溃
5)异步通信
允许用户把一个消息加入队列,但并不立即处理它。想向队列中放多少消息就放多少,在需要的时候去处理他们
3、消息队列的2种模式
点对点(一对一):消费者主动拉取数据,消费者将生产者生成的数据拉取完成则消费者将消息删除。
发布/订阅模式(一对多也称为观察者模式):消费者消费数据之后不会清除消息
1)、生产者发布消息到topic,同时有多个消费者
2)、观察者(实时观察消费者消费能力即处理数据能力)观察整个消息队列,根据消费者的能力配置,发送数据给消费者
3、kafka简介
kafka:是一个分布式的,支持分区的,多副本基于发布/订阅模式的消息队列(MQ message quene),主要用于日志和大数据实时处理
4、kafka特点
1)高吞吐量每秒钟可以处理几十万消息,延迟最低只是几毫秒。
2)持久性、可靠性,完善的消息存储机制存储到磁盘,保证数据的高效和持久化
3)分布式,生产者数据会存放在所有机器上,挂一台数据不会丢失。
4)容错性,允许集群中节点失败,允许副本-1个节点失败
5)高并发,支持千个客户端同时读写
5、kafka系统架构名词介绍
①broker:一台kafka服务器就是一个broker。一个集群由多个broker组成,一个broker可以容纳多个topic
②Produer:生产者。也就是写入消息的一方,将消息写入broker中
③Consumer:消费者。也就是读取消息的一方,从broker中读取消息
④Zookeeper:kafka使用zookeeper来管理集群的元数据,以及控制器的选举等操作。
⑤topic:主题。每一个消息都属于某个主题,kafka通过主题来划分消息,是一个逻辑上的分类
⑥partition:即分区
同一个主题下的消息还可以继续分成多个分区,一个分区只属于一个主题,kafka只保证partition中的数据是有序的,不保证topic中的不通partition数据是有序的,每个topic至少有一个partition,每个 partition 中的数据使用多个 segment 文件存储。
partition数据路由规则:
1.指定partition,则直接使用、 2.未指定partition但指定了key,根据key取模选择partition、3.都未指定则轮询选择partition
分区的原因:为什么在topic下有多个partition?
1.方便集群中扩展,每个partition可以通过调整以适应它所在的机器,而一个topic又可以有多个Partition组成,因此整个集群就可以适应任意大小的数据了;
2.可以提高并发,因为可以以Partition为单位读写了;
⑦Replica:副本。一个分区可以有多个副本来提高容灾性,一般是设置一个分区2个副本
⑧Offset:偏移量。消费者存在zookeeper上的记录自己访问到什么地方
⑨leader负责读写,follow只负责复制和备份
6、Kafka架构及流程
1)、生产者生产数据传给broker即kafka服务器集群
2)、kafka集群将数据存储在topic主题中,每个topic主题中有多个分片(分片做了备份在其他topic)
3)、分片中存储数据,kafka集群注册在zookeeper中,zookeeper通知消费者kafka服务器在线列表
4)、消费者收到zookeeper通知的在线列表,从broker中拉取数据
5)、消费者保存偏移量到zookeeper中,以便记录自己宕机消费到什么地方
7、kafka集群部署
基于zookeeper的三台机器操作:cd /opt/tar zxvf kafka_2.13-2.7.1.tgzmv kafka_2.13-2.7.1 /usr/local/kafka#kafka安装包上传到/opt解压并移动到/usr/local中改名为kafka#下载地址wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/kafka/2.7.1/kafka_2.13-2.7.1.tgzcd /usr/local/kafka/config/cp server.propertiesserver.properties.bakvim server.properties#kafka主配置文件备份并编辑,内容如下broker.id=0#21行,broker的全局唯一编号,每个broker不能重复,因此要在其他机器上配置 broker.id=1、broker.id=2listeners=PLAINTEXT://192.168.10.17:9092#31行,指定监听的IP和端口,如果修改每个broker的IP需区分开来,也可保持默认配置不用修改num.network.threads=3#42行,broker 处理网络请求的线程数量,一般情况下不需要去修改num.io.threads=8 #45行,用来处理磁盘IO的线程数量,数值应该大于硬盘数socket.send.buffer.bytes=102400 #48行,发送套接字的缓冲区大小socket.receive.buffer.bytes=102400#51行,接收套接字的缓冲区大小socket.request.max.bytes=104857600#54行,请求套接字的缓冲区大小log.dirs=/usr/local/kafka/logs#60行,kafka运行日志存放的路径,也是数据存放的路径num.partitions=1#65行,topic在当前broker上的默认分区个数,会被topic创建时的指定参数覆盖num.recovery.threads.per.data.dir=1#69行,用来恢复和清理data下数据的线程数量log.retention.hours=168#103行,segment文件(数据文件)保留的最长时间,单位为小时,默认为7天,超时将被删除log.segment.bytes=1073741824#110行,一个segment文件最大的大小,默认为 1G,超出将新建一个新的segment文件zookeeper.connect=192.168.30.18:2181,192.168.30.19:2181,192.168.30.20:2181#123行,配置连接Zookeeper集群地址,保存后退出vim /etc/profile#编辑全局变量文件,添加kafka全局环境变量,内容如下export KAFKA_HOME=/usr/local/kafkaexport PATH=$PATH:$KAFKA_HOME/bin#export全局生效,修改完后保存退出source /etc/profile#刷新全局配置变量文件#编写管理kafka服务的脚本vim /etc/init.d/kafka#!/bin/bash#chkconfig:2345 22 88#description:Kafka Service Control ScriptKAFKA_HOME='/usr/local/kafka'case $1 instart)echo "---------- Kafka 启动 ------------"${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 ];thenecho "kafka is not running"elseecho "kafka is running"fi;;*)echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"esac脚本内容为当执行脚本位置变量1为star,stop,restart,status,*时执行对应的服务管理脚本(安装时自带管理服务的脚本)chkconfig --add kafka#设置开机自启并使用service管理服务service kafka startservice kafka status#开启并查看服务状态###随便一台机器执行:kafka-topics.sh --create --zookeeper 192.168.30.18:2181,192.168.30.19:2181,192.168.30.20:2181 --replication-factor 2 --partitions 3 --topic test#kafka创建topic即主题test#--zookeeper:定义 zookeeper 集群服务器地址,如果有多个 IP 地址使用逗号分割,一般使用一个 IP 即可#--replication-factor:定义分区副本数,1 代表单副本,建议为 2 #--partitions:定义分区数 #--topic:定义 topic 名称kafka-topics.sh --list --zookeeper192.168.30.18:2181,192.168.30.19:2181,192.168.30.20:2181#查看当前服务器中的所有 topickafka-topics.sh--describe --zookeeper192.168.30.18:2181,192.168.30.19:2181,192.168.30.20:2181#查看某个 topic 的详情kafka-console-producer.sh --broker-list192.168.30.18:9092,192.168.30.19:9092,192.168.30.20:9092 --topic test#进入test的topic主机发布消息,输入完命令后输入123456kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.30.18:9092,192.168.30.19:9092,192.168.30.20:9092--topic test --from-beginning#在另外一台主机输入消费信息的命令,查看是否可以收到发布的消息#--from-beginning:会把主题中以往所有的数据都读取出来,即从最开始读取kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.30.18:2181,192.168.30.19:2181,192.168.30.20:2181 --alter --topic test --partitions 6#修改名为test的topic主题的分区数kafka-topics.sh --delete --zookeeper 192.168.30.18:2181,192.168.30.19:2181,192.168.30.20:2181 --topic test#删除名为test的topic
8、kafka报错分析
[2023-04-10 20:01:57,373] WARN [Producer clientId=console-producer] Bootstrap broker 192.168.30.18:2181 (id: -1 rack: null) disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)[2023-04-10 20:01:57,475] WARN [Producer clientId=console-producer] Bootstrap broker 192.168.30.19:2181 (id: -2 rack: null) disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)[2023-04-10 20:01:57,577] WARN [Producer clientId=console-producer] Bootstrap broker 192.168.30.20:2181 (id: -3 rack: null) disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)[2023-04-10 20:01:57,679] WARN [Producer clientId=console-producer] Bootstrap broker 192.168.30.18:2181 (id: -1 rack: null) disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)[2023-04-10 20:01:57,782] WARN [Producer clientId=console-producer] Bootstrap broker 192.168.30.19:2181 (id: -2 rack: null) disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)###报错信息
ERROR org.apache.kafka.common.errors.InvalidReplicationFactorException: Replication factor: 2 larger than available brokers: 1(kafka.admin.TopicCommand$)##三台kafka只起来一台,查看是否配置文件中的broker.id相同了,或者其他俩台防火墙启动错误
安装zookeeper和kafka后启动报错,查看日志显示有no route host 没有路由等信息,则表示是三台中有防火墙未关闭