65、zookeeper+kafka实现订阅号生产及阅读

前言回顾

elk

es–elasticsearch

l–logstash

k–kibana

f–filebeat

一、elkfk

kafka带入集群当中

zookeeper集群+kefka集群

zookeeper是一个开源的，分布式的，为分布式架构提供协调服务的APACHE的项目。

保存元数据。

1.1、zookeeper的工作机制：

观察者模式设计的分布式服务器管理架构。

负责存储和管理元数据，记录集群的变化。保存集群变化的信息。

1.2、zookeeper

1.2.1、zookeeper的特点：

1、在集群中分为领导者和追随者，组成的集群。

2、只要有半数以上的节点正常工作，整个zookeeper就可以正常工作。zookeeper在部署时一般选择奇数台。

3、全局的数据一致，每个zookeeper不论领导者还是追随者，在访问他们的数据都是一致的。

4、数据更新的原子性，一次更新数据，要么都成功，要么都失败。

5、数据更新的实时性。

6、领导者追随者根据投票产生。

1.2.2、选举机制：

A B C

1、服务器A启动，发起一次选举，A会投自己一票。A有一票，不够半数。选举无法完成，A进行lookig。

2、服务器B启动，再发起一次选举，服务B也投在自己一票，服务器A和B会做个比较，myid，谁的myid大。

如果A比B小，A会把票改投给B，2票，B自动当选为leader。

3、C启动，自动成为追随者，A也会成为追随者。

二、zookeeper集群安装部署

zookeeper1 kafka1 192.168.168.11

zookeeper2 kafka2 192.168.168.12

zookeeper3 kafka3 192.168.168.13

zookeeper保存kafka集群的信息，记录服务器的ip地址。

-----------------------三台机器-----------------

systemctl stop firewalld

setenforce 0

yum -y install ntpdate  ##安装时间同步工具

ntpdate ntp-aliyun.com

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

java -version

安装 Zookeeper
cd /opt
tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /opt/zookeeper

//修改配置文件
cd /opt/zookeeper/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=/opt/zookeeper/data      ●修改，指定保存Zookeeper中的数据的目录，目录需要单独创建
dataLogDir=/opt/zookeeper/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=192.168.168.11:3188:3288
server.2=192.168.168.12:3188:3288
server.3=192.168.168.13:3188:3288

-------------------------------------------------------------------------------------

server.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，

#server.1数字id也就是服务器对应的myid

#192.168.233.21 服务器的ip地址

#3188：zookeeper集群内部通信的端口

#3288：重新选举端口，万一leader挂了，用这个端口进行内部通信，选举新的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。

//拷贝配置好的 Zookeeper 配置文件到其他机器上
scp /opt/zookeeper/conf/zoo.cfg 192.168.168.12:/opt/zookeeper/conf/
scp /opt/zookeeper/conf/zoo.cfg 192.168.168.13:/opt/zookeeper/conf/

//在每个节点上创建数据目录和日志目录
mkdir /opt/zookeeper/data
mkdir /opt/zookeeper/logs

//在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件
echo 1 > /opt/zookeeper/data/myid
echo 2 > /opt/zookeeper/data/myid
echo 3 > /opt/zookeeper/data/myid

//配置 Zookeeper 启动脚本
vim /etc/init.d/zookeeper
#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90
#description:Zookeeper Service Control Script
ZK_HOME='/opt/zookeeper'
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 -----

//    设置开机自启
chmod +x /etc/init.d/zookeeper
chkconfig --add zookeeper

//分别启动 Zookeeper
service zookeeper start

//查看当前状态
service zookeeper status

[root@mysql1 config]# service zookeeper status
---------- zookeeper 状态 ------------
/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: follower  ##追随者

[root@mysql2 config]#  service zookeeper status
---------- zookeeper 状态 ------------
/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: follower   ##追随者

[root@mysql3 config]# service zookeeper status
---------- zookeeper 状态 ------------
/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: leader  ##领导者

三、kafka

3.1、kafka概述

3.1.1、消息队列：MQ

• 在高并发的情况下，同步请求来不及处理，请求太多会造成阻塞。
• 比如说大量请求并发到数据库，too many connection 报错。
• 消息队列，使用异步处理方式，可以缓解系统处理请求的压力。

例如：短信验证码、邮箱验证都是消息队列的一种

3.2、kafka的作用

1、异步处理

2、系统解耦

每个系统之间独立运行，互相之间没有必然的依赖关系。

微服务架构中的通信对于解耦来说至关重要。

各个微服务之间独立运行，分别处理各自的请求和消息。提高整个系统的吞吐量和处理能力。

电商的订单系统，网站的工单系统，典型的一个消息队列场景。

3、负载均衡

消息队列的负载均衡：把任务发送到多个生产者，多个生产者可以并行处理队列中的消息

谁发谁处理

4、流量控制和限流：

通过延迟方法，处理生产速率和消费者的处理速度（代码控制）。

5、数据同步和数据分发(重点掌握)

可以实现跨系统的数据同步和日志收集。

6、任务调度和定时任务

7、实时数据处理

8、备份和恢复

3.3、消息队列的模式:

1、点对点 一对一 消费者消费完数据之后，生产者会自动清除已消费的数据。

一个生产者对应一个消费者（淘汰）

2、发布/订阅模式（一对多，观察者模式，消费者数据在消费完之后不会被清除（保留一段时间））生产者发布一个消息，可以是一个消费者使用，也可以是多个消费者同时使用。（主流）

kafka就是发布/订阅模式的消息队列。RAbbitMQ也是发布/订阅的消息队列。小集群内部使用。

大数据的实时处理领域。

3.4、kafka的特性：

高吞吐量，低延迟。

每秒可以处理几十万数据。延迟只有几毫秒。

集群的可扩展性（支持热扩展）

消息的持久化：生产者发布的消息可以保存到磁盘当中，防止数据丢失。（有时间限制）

容错性：挂了一个可以继续使用

高并发：数千个客户端可以同时读写。

3.5、kafka的组件：

topic主题，kafka的基本单元，所有生产者发布的消息都是发到主题。

消费者订阅主题，然后消费生产者发布的消息。

生产者：生产者把消息发布到主题

消费者：订阅主题，消费生产者发布的消息

分区：每个主题都可以分成多个分区。每个分区都是数据的有序子集。

分区当中保留数据，按照偏移量来有序的存储数据，消费者可以根据偏移量来消费指定分区当中的消息（一般不用）

偏移量：消息在分区当中的唯一标识，跟踪和定位消息所在的位置。消费可以根据偏移量来处理信息。

分区还有备份的作用：我们在创建主题时创建主题，创建分区时要指定副本数。

分区和我们执行的集群机器数量一般是保持一致的。

副本：备份分区中的消息。最少要2，互为备份。

经纪人 broker 经纪人处理生产者和消费者的请求（kafka）元数据（zookeeper）

zookeeper：保存元数据-------ip地址。

四、kafka的工作流程(面试)、安装部署：

4.0、kafka的工作流程

生产者将消息发布到指定的主机，每个消息都附带一个key和value

主题是有多个分区的，生产者把消息写入一个分区（带偏移量）

经纪人（kafka）分配和处理生产者的发布请求，偏移量也是经纪人分配（在分区中是唯一的）。

消费者订阅主题，获取全量的消费者的消费信息（默认模式），也可以从执行的分区获取消息（代码来完成，一边拿不用）

生产者发布的消息会在本地保留一段时间，防止消费者有延迟或者处理速度过慢，导致没有成功消费。保留时间：7天（默认）。

4.1、kafka安装部署

--------------------------kafka安装部署---------------------------

tar zxvf kafka_2.13-3.4.1.tgz
mv kafka_2.13-3.4.1 /usr/local/kafka

//修改配置文件
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://192.168.168.11:9092**   ●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=192.168.168.11:2181,192.168.168.12:2181,192.168.168.13:2181**    ●123行，配置连接Zookeeper集群地址

//修改环境变量日志段是主题分区日志文件的一部分。
vim /etc/profile
export KAFKA_HOME=/usr/local/kafka
export PATH=$PATH:$KAFKA_HOME/bin

source /etc/profile

//配置 kafka 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

kafka的默认端口是9092

netstat -antp | grep 9092

[root@mysql1 config]# netstat -antp | grep 9092
tcp6       0      0 192.168.168.11:9092     :::*                    LISTEN      20187/java  

4.2、测试zookeeper+kafka工作情况

创建主题

[root@mysql1 config]# kafka-topics.sh --create --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --replication-factor 2 --partitions 3 --topic test1
Created topic test1.

Created topic test1.

--replication-factor 2 创建分区的副本数2

partitions 3 分区数3

--topic test1 指定主题的名称

生产者生产消息命令

[root@mysql1 config]# kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --topic test1
>1
>3
>4
>34
>43
>
查看消费者消费生产者生产的消息
[root@mysql2 config]# kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --topic test1 --from-beginning 
1
3
4
34
43

[root@mysql3 config]# kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --topic test1 --from-beginning 
1
3
4
34
43

查看消费者列表
[root@mysql2 config]# kafka-topics.sh --list --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092
__consumer_offsets
test1

查看当前主题详情
[root@mysql3 config]# kafka-topics.sh --describe --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092
Topic: test1    TopicId: idxxP4JMR_uejNmJTFvraA    PartitionCount: 3    ReplicationFactor: 2    Configs: 
    Topic: test1    Partition: 0    Leader: 0    Replicas: 0,1    Isr: 0,1
    Topic: test1    Partition: 1    Leader: 2    Replicas: 2,0    Isr: 2,0
    Topic: test1    Partition: 2    Leader: 1    Replicas: 1,2    Isr: 1,2

查看当前主题详情

topic：主题名称

partition：分区 偏移量

leader：分区的领导者，用来处理分区的读写操作。只有在指定写分区和只当读分区时才工作。如果不是指定，全量展示，无意义。

replicas：副本，0、1、2---------broker id

ISR：表示与当前与领导者同步的副本。0 1 3

删除主题
kafka-topics.sh --delete --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --topic test2

[root@mysql3 config]# kafka-topics.sh --list --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092
__consumer_offsets
test1
test2
[root@mysql3 config]# kafka-topics.sh --delete --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --topic test2
[root@mysql3 config]# kafka-topics.sh --list --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092
__consumer_offsets
test1

五、课后总结：zookeeper就是保存集群的元数据

kafka的工作流程

组件的作用

kafka的消息堆积该如何解决：

主要在于消费者出现了延迟或者处理能力太差，导致消息堆积

1、减少kafka持久化的保存时间。

2、修改主题的分区数，扩大分区的数量，提高消费者获取的通道。##处理消息最有效的方法。

3、可以指定多个消费者共同工作，处理消息的积压。

[root@mysql3 config]# kafka-topics.sh --describe --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092
Topic: test1    TopicId: idxxP4JMR_uejNmJTFvraA    PartitionCount: 3    ReplicationFactor: 2    Configs: 
    Topic: test1    Partition: 0    Leader: 0    Replicas: 0,1    Isr: 0,1
    Topic: test1    Partition: 1    Leader: 2    Replicas: 2,0    Isr: 2,0
    Topic: test1    Partition: 2    Leader: 1    Replicas: 1,2    Isr: 1,2

kafka-topics.sh --create --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --replication-factor 2 --partitions 3 --topic test1  
Created topic test1.

--replication-factor 2 创建分区的副本数2

partitions 3 分区数3

--topic test1 指定主题的名称

##扩大分区数量
kafka-topics.sh --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --alter --topic test1 --partitions 6
    

[root@mysql3 config]# kafka-topics.sh --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092 --alter --topic test1 --partitions 6
[root@mysql3 config]# kafka-topics.sh --describe --bootstrap-server 192.168.168.11:9092,192.168.168.12:9092,192.168.168.13:9092
Topic: test1    TopicId: idxxP4JMR_uejNmJTFvraA    PartitionCount: 6    ReplicationFactor: 2    Configs: 
    Topic: test1    Partition: 0    Leader: 0    Replicas: 0,1    Isr: 0,1
    Topic: test1    Partition: 1    Leader: 2    Replicas: 2,0    Isr: 2,0
    Topic: test1    Partition: 2    Leader: 1    Replicas: 1,2    Isr: 1,2
    Topic: test1    Partition: 3    Leader: 0    Replicas: 0,2    Isr: 0,2
    Topic: test1    Partition: 4    Leader: 1    Replicas: 1,0    Isr: 1,0
    Topic: test1    Partition: 5    Leader: 2    Replicas: 2,1    Isr: 2,1