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? ? ? ? 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。
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。
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。
一次数据更新要么成功,要么失败。
在一定时间范围内,Client能读到最新数据。
? ? ? ? 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。
? ? ? ?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。
客户端能实时洞察到服务器上下线的变化。
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。
? ? ? ?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。
? ? ? ?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:
? ? ? ? 允许你独立的扩展或修改两边的处理过程,只要确保它们遵守同样的接口约束。
? ? ? ? 系统的一部分组件失效时,不会影响到整个系统。消息队列降低了进程间的耦合度,所以即使一个处理消息的进程挂掉,加入队列中的消息仍然可以在系统恢复后被处理。
? ? ? ? ?有助于控制和优化数据流经过系统的速度,解决生产消息和消费消息的处理速度不一致的情况。
? ? ? ? 在访问量剧增的情况下,应用仍然需要继续发挥作用,但是这样的突发流量并不常见。如果为以能处理这类峰值访问为标准来投入资源随时待命无疑是巨大的浪费。使用消息队列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。
? ? ? ?很多时候,用户不想也不需要立即处理消息。消息队列提供了异步处理机制,允许用户把一个消息放入队列,但并不立即处理它。想向队列中放入多少消息就放多少,然后在需要的时候再去处理它们。
? ? ? ? Kafka 是一个分布式的基于发布/订阅模式的消息队列(MQ,Message Queue),主要应用于大数据领域的实时计算以及日志收集。
? ? ? ? Kafka 每秒可以处理几十万条消息,它的延迟最低只有几毫秒。每个 topic 可以分多个 Partition,Consumer Group 对 Partition 进行消费操作,提高负载均衡能力和消费能力。
kafka 集群支持热扩展
消息被持久化到本地磁盘,并且支持数据备份防止数据丢失
允许集群中节点失败(多副本情况下,若副本数量为 n,则允许 n-1 个节点失败)
支持数千个客户端同时读写
? ? ? 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。
? ? ? ?为了实现扩展性,一个非常大的 topic 可以分布到多个 broker(即服务器)上,一个 topic 可以分割为一个或多个 partition,每个 partition 是一个有序的队列。Kafka 只保证 partition 内的记录是有序的,而不保证 topic 中不同 partition 的顺序。
? ? ? ?副本,为保证集群中的某个节点发生故障时,该节点上的 partition 数据不丢失,且 kafka 仍然能够继续工作,kafka 提供了副本机制,一个 topic 的每个分区都有若干个副本,一个 leader 和若干个 follower。
? ? ? 每个 partition 有多个副本,其中有且仅有一个作为 Leader,Leader 是当前负责数据的读写的 partition。
? ? ? 消费者可以从 broker 中 pull 拉取数据。消费者可以消费多个 topic 中的数据。
//关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
java -version
cd /opt
tar -zxvf apache-zookeeper-3.6.4-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.6.4-bin /usr/local/zookeeper-3.6.4
cd /usr/local/zookeeper-3.6.4/conf/
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vim zoo.cfg
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*2s
syncLimit=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Follwer
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.6.4/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-3.6.4/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
#添加集群信息
server.1=172.16.72.60:3188:3288
server.2=172.16.72.70:3188:3288
server.3=172.16.72.80:3188:3288
#在每个节点上创建数据目录和日志目录
mkdir /usr/local/zookeeper-3.6.4/data
mkdir /usr/local/zookeeper-3.6.4/logs
#在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件
echo 1 > /usr/local/zookeeper-3.6.4/data/myid
echo 2 > /usr/local/zookeeper-3.6.4/data/myid
echo 3 > /usr/local/zookeeper-3.6.4/data/myid
vim /etc/init.d/zookeeper
#!/bin/bash
#chkconfig: 2345 20 90
#description:Zookeeper Service Control Script
ZK_HOME='/usr/local/zookeeper-3.6.4'
case $1 in
start)
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: $0 {start|stop|restart|status}"
esac
chmod +x /etc/init.d/zookeeper
chkconfig --add zookeeper
service zookeeper start
service zookeeper status
#安装 Kafka
cd /opt/
tar zxvf kafka_2.13-2.8.2.tgz
mv kafka_2.13-2.8.2 /usr/local/kafka
cd /usr/local/kafka/config/
cp server.properties{,.bak}
vim server.properties
broker.id=0 ●21行,broker的全局唯一编号,每个broker不能重复,因此要在其他机器上配置 broker.id=1、broker.id=2
listeners=PLAINTEXT://172.16.72.60:9092 ●31行,指定监听的IP和端口,如果修改每个broker的IP需区分开来,也可保持默认配置不用修改
num.network.threads=3 #42行,broker 处理网络请求的线程数量,一般情况下不需要去修改
num.io.threads=8 #45行,用来处理磁盘IO的线程数量,数值应该大于硬盘数
socket.send.buffer.bytes=102400 #48行,发送套接字的缓冲区大小
socket.receive.buffer.bytes=102400 #51行,接收套接字的缓冲区大小
socket.request.max.bytes=104857600 #54行,请求套接字的缓冲区大小
log.dirs=/usr/local/kafka/logs #60行,kafka运行日志存放的路径,也是数据存放的路径
num.partitions=1 #65行,topic在当前broker上的默认分区个数,会被topic创建时的指定参数覆盖
num.recovery.threads.per.data.dir=1 #69行,用来恢复和清理data下数据的线程数量
log.retention.hours=168 #103行,segment文件(数据文件)保留的最长时间,单位为小时,默认为7天,超时将被删除
log.segment.bytes=1073741824 #110行,一个segment文件最大的大小,默认为 1G,超出将新建一个新的segment文件
zookeeper.connect=172.16.72.60:2181,172.16.72.70:2181,172.16.72.80:2181 ●123行,配置连接Zookeeper集群地址
//修改环境变量
vim /etc/profile
export KAFKA_HOME=/usr/local/kafka
export PATH=$PATH:$KAFKA_HOME/bin
source /etc/profile
//配置 Zookeeper 启动脚本
vim /etc/init.d/kafka
#!/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
//设置开机自启
chmod +x /etc/init.d/kafka
chkconfig --add kafka
//分别启动 Kafka
service kafka start
service kafka status
//创建topic
kafka-topics.sh --create --zookeeper 172.16.72.60:2181,172.16.72.70:2181,172.16.72.80:2181 --replication-factor 2 --partitions 3 --topic 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
//查看当前服务器中的所有 topic
kafka-topics.sh --list --zookeeper 172.16.72.60:2181,172.16.72.70:2181,172.16.72.80:2181
//查看某个 topic 的详情
kafka-topics.sh --describe --zookeeper 172.16.72.60:2181,172.16.72.70:2181,172.16.72.80:2181
//发布消息
kafka-console-producer.sh --broker-list 172.16.72.60:9092,172.16.72.70:9092,172.16.72.80:9092 --topic test
//消费消息
kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 172.16.72.60:9092,172.16.72.70:9092,172.16.72.80:9092 --topic test --from-beginning
--from-beginning:会把主题中以往所有的数据都读取出来
//修改分区数
kafka-topics.sh --zookeeper 172.16.72.60:2181,172.16.72.70:2181,172.16.72.80:2181 --alter --topic test --partitions 6
//删除 topic
kafka-topics.sh --delete --zookeeper 172.16.72.60:2181,172.16.72.70:2181,172.16.72.80:2181 --topic test
? ? ? ?为保证 producer 发送的数据,能可靠的发送到指定的 topic,topic 的每个 partition 收到 producer 发送的数据后, 都需要向 producer 发送 ack(acknowledgement 确认收到),如果 producer 收到 ack,就会进行下一轮的发送,否则重新发送数据。
? ? ? ? ?follower 发生故障后会被临时踢出 ISR(Leader 维护的一个和 Leader 保持同步的 Follower 集合),待该 follower 恢复后,follower 会读取本地磁盘记录的上次的 HW,并将 log 文件高于 HW 的部分截取掉,从 HW 开始向 leader 进行同步。等该 follower 的 LEO 大于等于该 Partition 的 HW,即 follower 追上 leader 之后,就可以重新加入 ISR 了。
? ? ? ? leader 发生故障之后,会从 ISR 中选出一个新的 leader, 之后,为保证多个副本之间的数据一致性,其余的 follower 会先将各自的 log 文件高于 HW 的部分截掉,然后从新的 leader 同步数据。
注:这只能保证副本之间的数据一致性,并不能保证数据不丢失或者不重复。?
? ? ? ?对于某些不太重要的数据,对数据的可靠性要求不是很高,能够容忍数据的少量丢失,所以没必要等 ISR 中的 follower 全部接收成功。所以 Kafka 为用户提供了三种可靠性级别,用户根据对可靠性和延迟的要求进行权衡选择。
? ? ?当 producer 向 leader 发送数据时,可以通过 request.required.acks 参数来设置数据可靠性的级别:
? ? ? ?这意味着producer无需等待来自broker的确认而继续发送下一批消息。这种情况下数据传输效率最高,但是数据可靠性确是最低的。当broker故障时有可能丢失数据。
? ? ? ?这意味着producer在ISR中的leader已成功收到的数据并得到确认后发送下一条message。如果在follower同步成功之前leader故障,那么将会丢失数据。
? ? ? ?producer需要等待ISR中的所有follower都确认接收到数据后才算一次发送完成,可靠性最高。但是如果在 follower 同步完成后,broker 发送ack 之前,leader 发生故障,那么会造成数据重复。
三种机制性能依次递减,数据可靠性依次递增。
注:在 0.11 版本以前的Kafka,对此是无能为力的,只能保证数据不丢失,再在下游消费者对数据做全局去重。在 0.11 及以后版本的 Kafka,引入了一项重大特性:幂等性。所谓的幂等性就是指 Producer 不论向 Server 发送多少次重复数据, Server 端都只会持久化一条。
上述已部署过,不在赘述
cd /opt
tar xf filebeat-6.7.2-linux-x86-64.tar.gz
mv filebeat-6.7.2-linux-x86-64 /usr/local/filebeat
cd /usr/local/filebeat
vim filebeat.yml
filebeat.prospectors:
- type: log
enabled: true
paths:
- /var/log/httpd/access_log
tags: ["access"]
- type: log
enabled: true
paths:
- /var/log/httpd/error_log
tags: ["error"]
output.kafka:
enabled: true
hosts: ["172.16.72.60:9092","172.16.72.70:9092","172.16.72.80:9092"] #指定 Kafka 集群配置
topic: "httpd" #指定 Kafka 的 topic
#启动 filebeat
./filebeat -e -c filebeat.yml
在 Logstash 组件所在节点上新建一个 Logstash 配置文件
cd /etc/logstash/conf.d/
vim kafka.conf
input {
kafka {
bootstrap_servers => "172.16.72.60:9092,172.16.72.70:9092,172.16.72.80:9092" #kafka集群地址
topics => "httpd" #拉取的kafka的指定topic
type => "httpd_kafka" #指定 type 字段
codec => "json" #解析json格式的日志数据
auto_offset_reset => "latest" #拉取最近数据,earliest为从头开始拉取
decorate_events => true #传递给elasticsearch的数据额外增加kafka的属性数据
}
}
output {
if "access" in [tags] {
elasticsearch {
hosts => ["192.168.88.22:9200"]
index => "httpd_access-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
if "error" in [tags] {
elasticsearch {
hosts => ["192.168.88.22:9200"]
index => "httpd_error-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
stdout { codec => rubydebug }
}
#启动 logstash
logstash -f kafka.conf
浏览器访问 http://172.16.72.40:5601 登录 Kibana,单击“Create Index Pattern”按钮添加索引“filebeat_test-*”,单击 “create” 按钮创建,单击 “Discover” 按钮可查看图表信息及日志信息。