【Distributed】zookeeper+kafka的应用及部署

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一、zookeeper

1. zookeeper的概述

1.1 Zookeeper 定义

  ZooKeeper 是一个分布式的,开放源码的分布式应用程序协调服务,是 Google 的 Chubby 一个开源的实现,是 Hadoop 和 Hbase 的重要组件。

1.2 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 。

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1.3 Zookeeper 特点

  • Zookeeper 是由一个领导者( leader ),多个跟随者( follower )组成的集群。Leader 负责进行投票的发起和决议,更新系统状态; Follower 用于接收客户请求并向客户端返回结果,在选举 Leader 过程中参与投票
  • Zookeeper 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。
  • 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。
  • 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。
  • 数据更新原子性,一次数据更新要么成功,要么失败。
  • 实时性,在一定时间范围内, Client 能读到最新数据。

1.4 Zookeeper 数据结构

  ZooKeeper 数据模型的结构与 Unix 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。

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1.5 Zookeeper 应用场景

  提供的服务包括:统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等。

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。

  • 类似于域名与 ip 之间对应关系, ip 不容易记住,而域名容易记住
  • 通过名称来获取资源或服务的地址,提供者等信息

统一配置管理

  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。

  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

  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。

  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。

1.6 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。

 (5)服务器5启动,同服务器4一样当小弟。

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  总结:第一次选举会先比较服务器的 myid 大小,myid 大的就会选举它当 leader ,当票数过半的时后来的服务器则会直接选举票数最多的服务器为leader

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。

  • 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,并且此时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
  • EPOCH大的直接胜出;

  • 如果EPOCH相同,事务id大的胜出;

  • 如果事务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

2. 部署 Zookeeper 集群

#准备 3 台服务器做 Zookeeper 集群
192.168.145.75
192.168.145.90
192.168.145.105

2.1 安装前准备

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

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#安装 JDK
yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
java -version

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#下载安装包
官方下载地址:https://archive.apache.org/dist/zookeeper/

cd /opt/
wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

2.2 安装 Zookeeper

cd /opt/
tar xf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7

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#修改配置文件
cd /usr/local/zookeeper-

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