ClickHouse生产运维系列[部署篇]-02_Zookeeper介绍及集群安装部署

一、ZooKeeper介绍

Zookeeper是Apache开源的一个分布式框架，它主要为分布式应用提供协调服务。 Zookeeper最早由雅虎研究院开发，是Google Chubby的开源实现，后来托管到Apache，并于2010年11月正式成为Apache的顶级项目。有个比较有意思的是，大数据生态系统里很多组件选用动物或昆虫来命名，比如我们所熟知的Hadoop是头可爱的大象、Hive是一只蜜蜂、Camel是一头骆驼，ZooKeeper图像是什么呢，是一个动物园管理者。

pache ZooKeeper是一个开源的分布式协调服务，它为分布式应用提供了一套简单而强大的基础架构服务，用以实现诸如配置管理、命名服务、分布式同步以及提供组服务等功能。ZooKeeper的设计目标是将这些复杂的分布式协调过程封装成一个简单的接口，从而使分布式应用的开发变得更加容易和可靠。

核心概念

ZooKeeper的数据模型类似于一个文件系统，以层次化的目录树形式组织数据，每个节点称为一个Znode。这些Znode可以存储数据，并且可以有子节点。不仅如此，ZooKeeper还为这些Znode提供了临时节点和观察者（Watcher）机制，增强了其在分布式环境中的应用场景。

临时节点：这是一种特殊类型的节点，当创建它的客户端会话结束时，这个节点会被自动删除。这对于实现锁和选举机制非常有用。
观察者（Watcher）：客户端可以在Znode上设置观察者，当这个Znode发生变化（如数据更改、节点删除、子节点变化）时，设置了观察者的客户端会收到通知。

使用场景

ZooKeeper在分布式系统中的典型使用场景包括：

配置管理：动态地更新和管理分布式环境中的配置信息。
命名服务：为分布式系统中的资源和服务提供全局唯一的名称。
分布式锁：在分布式环境中协调和控制资源的访问。
集群管理：监控入群和退群的节点，以及节点状态的变化。

强一致性保证

ZooKeeper保证了一系列强一致性的特性，包括顺序一致性、原子性、单一视图、可靠性和实时性（或最终一致性）。这些保证使得ZooKeeper成为构建可靠分布式系统的坚实基础。

开发和运行要求

ZooKeeper用Java编写，因此它需要Java运行时环境。根据ZooKeeper的不同版本，对Java版本有不同的要求，通常推荐使用Java 8或更高版本以确保最佳兼容性和性能。

二、ZooKeeper与ClickHouse-Keeper对比

ClickHouse-Keeper是ClickHouse从21.8版本开始引入的一个组件，旨在作为ZooKeeper的替代品，用于管理ClickHouse集群的元数据和一些协调任务。下面是基于集成度、性能、配置和维护、兼容性、功能、社区和支持、稳定性和成熟度、开发语言、快照和日志处理等几个维度，对ClickHouse-Keeper和原生ZooKeeper进行的对比。

集成度

ClickHouse-Keeper：与ClickHouse紧密集成，为ClickHouse设计，提供了更为直接和高效的集成方式，减少了第三方依赖。
ZooKeeper：作为一个独立的服务运行，需要额外的部署和配置步骤来与ClickHouse或其他应用集成。

性能

ClickHouse-Keeper：由于是为ClickHouse量身定制，性能上有针对性的优化，特别是在处理大量并发请求和高负载情况下，表现可能更优。
ZooKeeper：虽然性能稳定且在分布式系统中表现良好，但在极端负载或特定场景下可能不如ClickHouse-Keeper优化得更为精细。

配置和维护

ClickHouse-Keeper：配置和维护更为简化，尤其是在ClickHouse环境中，因为可以共享一些配置和监控工具。
ZooKeeper：需要独立配置和维护，对于不熟悉ZooKeeper的用户来说，学习曲线可能更陡峭。

兼容性

ClickHouse-Keeper：设计时考虑到与ZooKeeper的兼容性，但主要集中在ClickHouse的使用场景。
ZooKeeper：广泛用于各种分布式系统，兼容性和适用范围更广。

功能

ClickHouse-Keeper：虽然提供了ZooKeeper的核心功能，但可能在某些高级功能上有所缺失或差异。
ZooKeeper：成熟、功能丰富，支持广泛的用例和场景。

社区和支持

ClickHouse-Keeper：作为ClickHouse生态的一部分，享有ClickHouse社区的支持，但社区相对较小。
ZooKeeper：有一个庞大且活跃的社区，得到了广泛的支持和贡献，包括官方文档和第三方资源。

稳定性和成熟度

ClickHouse-Keeper：虽然经过ClickHouse团队的精心设计和测试，但相对较新，可能在某些边缘情况下稳定性不如ZooKeeper。
ZooKeeper：历经多年发展，被广泛认为是分布式系统中的稳定和成熟解决方案。

开发语言

ClickHouse-Keeper：使用与ClickHouse相同的开发语言（主要是C++），有助于提高项目内部的协同效率。
ZooKeeper：主要使用Java开发，这对Java生态系统的用户更为友好。

快照和日志处理

ClickHouse-Keeper：优化了快照和日志的处理，特别是在与ClickHouse数据和操作相关的场景中。
ZooKeeper：提供了可靠的快照和日志处理机制，但可能没有针对特定场景（如ClickHouse使用场景）的优化。

针对上述内容，可以通过一个简单的图表来将二者做个对比，表格内容如下所示。
维度ClickHouse-KeeperZooKeeper集成度与ClickHouse紧密集成，减少第三方依赖作为独立服务运行，需要额外设置性能针对性能进行了优化，尤其是在高负载下在多种场景下表现稳定，但未针对性优化配置和维护简化了配置和维护过程需要单独配置和维护，学习曲线较陡兼容性专为ClickHouse设计，可能缺乏更广泛的生态系统兼容性广泛兼容分布式系统功能覆盖核心功能，可能缺少一些高级功能成熟、功能丰富社区和支持属于ClickHouse社区的一部分，相对较少大型、活跃的社区，支持广泛稳定性和成熟度相对较新，稳定性可能有边缘情况经过时间考验的稳定性和成熟度开发语言与ClickHouse相同（主要是C++）主要使用Java，对Java生态系统有利快照和日志处理针对ClickHouse用例进行了优化可靠的机制，未针对ClickHouse特别优化
另外ClickHouse-Keeper在处理zxid Overflow[溢出]方面相对原生ZooKeeper做了优化，一定程度解决了zxid Overflow问题。

注：zxid是一个64位数字，分为两部分：高32位标识Leader周期，低32位标识事务序号。每个新事务使低32位加1。当低32位满（0xffffffff），触发选主，重置zxid：新周期开始，序号归零。

三、Zookeeper集群部署

为了更好模拟线上ZooKeeper集群环境，本次仍选用部署Apache ZooKeeper集群，未选择ClickHouse-Keeper，后期会对ClickHouse-Keeper进行调研测试，对比两者的性能差异。

3.1 环境规划

本次选择三台部署CentOS 7.9操作系统的虚拟机用来部署ZooKeeper三节点集群，ZooKeeper版本为3.8.3
主机名IP地址ZooKeeper版本
prod-ck-zk-01

prod-ck-zk-02

prod-ck-zk-03

10.110.5.132

10.110.5.133

10.110.5.134
apache-zookeeper-3.8.3

3.2 部署JDK

本次选择在三节点部署jdk1.8.0_321版本。

 -- root用户，三节点都需操作，此处以其中一节点为例
 [root@prod-ck-zk-01 ~]# cd /home/
 [root@prod-ck-zk-01 home]# tar -zxf jdk1.8.0_321.tar.gz 
 
 -- 编辑环境变量
 [root@prod-ck-zk-01 ~]# cat << EOF | sudo tee -a /etc/profile
 export JAVA_HOME=/home/jdk1.8.0_321
 export PATH=\$JAVA_HOME/bin:\$PATH
 export CLASSPATH=.:\$JAVA_HOME/lib/dt.jar:\$JAVA_HOME/lib/tools.jar
 EOF
 
 -- 生效环境变量
 [root@prod-ck-zk-01 ~]# source /etc/profile
 
 -- 查看java版本
 [root@prod-ck-zk-01 ~]# java -version
 java version "1.8.0_321"
 Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_321-b07)
 Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.321-b07, mixed mode)

3.3 部署ZooKeeper

登录ZooKeeper官网下载地址 Index of /dist/zookeeper，下载对应的ZooKeeper版本，本次我选择下载zookeeper-3.8.3/ 这个版本，这个版本是 2023-10-09发布的。

将下载的apache-zookeeper-3.8.3-bin.tar.gz安装包分别上传到三台服务器某个目录下，比如/home目录，保持目录统一。接下来按照如下方式一步步采用二进制方式部署apache-zookeeper-3.8.3。

1）解压tar包

 -- root用户，三节点都需操作，此处以其中一节点为例
 [root@prod-ck-zk-01 ~]# cd /home
 [root@prod-ck-zk-01 home]# tar -zxf apache-zookeeper-3.8.3-bin.tar.gz 
 
 -- 创建目录
 [root@prod-ck-zk-01 home]# mkdir -p /data/zookeeper

2）修改配置文件

 -- root用户，三节点都需操作，此处以其中一节点为例
 [root@prod-ck-zk-01 home]# cd apache-zookeeper-3.8.3-bin/conf/
 [root@prod-ck-zk-01 conf]# cp -p zoo_sample.cfg zoo.cfg
 -- 编辑后的zoo.cfg文件内容如下
 tickTime=2000
 initLimit=10
 syncLimit=5
 dataDir=/data/zookeeper
 clientPort=2181
 
 metricsProvider.className=org.apache.zookeeper.metrics.prometheus.PrometheusMetricsProvider
 metricsProvider.httpPort=7000
 metricsProvider.exportJvmInfo=true
 
 admin.enableServer=true
 admin.serverPort=8080
 
 server.1=10.110.5.132:2888:3888
 server.2=10.110.5.133:2888:3888
 server.3=10.110.5.134:2888:3888
 autopurge.purgeInterval=1
 autopurge.snapRetainCount=5
 
 -- 以上参数具体含义如下
 各个参数的含义如下：
 - `tickTime=2000`: ZooKeeper使用的基本时间单位，单位是毫秒。这个值用于心跳和超时等。
 
 - `initLimit=10`: 这是follower初始化与leader之间的连接时能容忍的最多心跳次数（tickTime的数量）。
 
 - `syncLimit=5`: 这是leader和follower之间发送消息，请求和应答时间长度，单位是tickTime。
 
 - `dataDir=/data/zookeeper`: ZooKeeper存储数据的目录。
 
 - `clientPort=2181`: 客户端连接ZooKeeper服务器的端口号。
 
 - `metricsProvider.className=org.apache.zookeeper.metrics.prometheus.PrometheusMetricsProvider`: ZooKeeper的度量提供者类名，这里配置的是PrometheusMetricsProvider，表示使用Prometheus进行监控。
 
 - `metricsProvider.httpPort=7000`: Prometheus的HTTP服务端口。
 
 - `metricsProvider.exportJvmInfo=true`: 是否导出JVM的相关信息给Prometheus。
 
 - `admin.enableServer=true`: 是否启用ZooKeeper的admin server。
 
 - `admin.serverPort=8080`: ZooKeeper admin server的端口号。
 
 - `server.X=ip:port:port`: ZooKeeper集群中的服务器配置，X代表服务器的编号，ip是服务器的IP地址，第一个端口是服务器之间通信的端口，第二个端口是leader选举使用的端口。
 
 - `autopurge.purgeInterval=1`: 自动清理的间隔（单位是小时），这里配置的是1小时清理一次。
 
 - `autopurge.snapRetainCount=5`: 保留的快照文件数量，超过这个数量的旧文件会被清理。

3）添加java.env配置文件

 -- root用户，三节点都需操作，此处以其中一节点为例
 -- 通过如下命令在/home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/conf目录下新增 java.env 配置文件，命令及配置文件内容如下：
 cat << 'EOF' | tee -a /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/conf/java.env
 #!/bin/sh
 
 export JVMFLAGS="-Xms128m \
     -Xmx6g \
     -Xloggc:/var/log/zookeeper/zookeeper-gc.log \
     -XX:+UseGCLogFileRotation \
     -XX:NumberOfGCLogFiles=16 \
     -XX:GCLogFileSize=16M \
     -verbose:gc \
     -XX:+PrintGCTimeStamps \
     -XX:+PrintGCDateStamps \
     -XX:+PrintGCDetails \
     -XX:+PrintTenuringDistribution \
     -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime \
     -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime \
     -XX:+PrintSafepointStatistics \
     -XX:+UseG1GC \
     -Djute.maxbuffer=8388608 \
     -XX:MaxGCPauseMillis=50 $JVMFLAGS"
 EOF
 
 -- 以上各参数解释如下
 这些是JVM启动参数，用于调整内存、垃圾收集和日志：
 
 - `-Xms128m`: 初始堆内存128MB。
 - `-Xmx6g`: 最大堆内存6GB。
 - `-Xloggc`: 垃圾收集日志路径。
 - `-XX:+UseGCLogFileRotation`: 启动日志轮转。
 - `-XX:NumberOfGCLogFiles=16`: 日志文件数16个。
 - `-XX:GCLogFileSize=16M`: 日志文件大小16MB。
 - `-verbose:gc`: 输出垃圾收集信息。
 - `-XX:+PrintGCTimeStamps`: 添加GC时间戳。
 - `-XX:+PrintGCDateStamps`: 添加GC日期戳。
 - `-XX:+PrintGCDetails`: 输出GC详细信息。
 - `-XX:+PrintTenuringDistribution`: 新生代年龄分布信息。
 - `-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime`: 应用暂停时间。
 - `-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime`: 应用运行时间。
 - `-XX:+PrintSafepointStatistics`: 安全点统计信息。
 - `-XX:+UseG1GC`: 使用G1垃圾收集器。
 - `-Djute.maxbuffer=8388608`: ZooKeeper序列化缓冲区大小8MB。
 - `-XX:MaxGCPauseMillis=50`: 期望最大GC暂停时间50毫秒。
 `$JVMFLAGS`: 累加已有的JVMFLAGS参数。

4）增加myid文件

 -- root用户，三节点都需操作
 -- 在ZooKeeper集群各数据目录/data/zookeeper，增加myid文件，标识当前节点，用于ZooKeeper集群选举【注意，各节点myid值不同】
 
 -- 节点一 prod-ck-zk-01
 [root@prod-ck-zk-01 ~]#  echo 1 >> /data/zookeeper/myid 
 
 -- 节点二 prod-ck-zk-02
 [root@prod-ck-zk-02 ~]#  echo 2 >> /data/zookeeper/myid 
 
 -- 节点二 prod-ck-zk-03
 [root@prod-ck-zk-03 ~]#  echo 3 >> /data/zookeeper/myid

5）启动Zookeeper集群

 -- root用户操作
 -- 在ZooKeeper节点一/home/目录创建start_zk_cluster.sh集群启动脚本，脚本内容如下所示：
 cat << 'EOF' | sudo tee /home/start_zk_cluster.sh > /dev/null
 #!/bin/bash
 
 # 定义服务器列表
 SERVERS=("10.110.5.132" "10.110.5.133" "10.110.5.134")
 
 # Zookeeper启动脚本的路径
 ZK_START_SCRIPT="/home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/zkServer.sh start"
 
 # root密码
 PASSWORD="root"
 
 # 遍历服务器列表并通过ssh启动Zookeeper
 for SERVER in "${SERVERS[@]}"; do
     echo "Starting Zookeeper on ${SERVER}..."
     sshpass -p $PASSWORD ssh -o StrictHostKeyChecking=no root@$SERVER $ZK_START_SCRIPT
 done
 
 echo "Zookeeper cluster startup initiated on all servers."
 EOF
 
 -- 然后执行start_zk_cluster.sh脚本
 [root@prod-ck-zk-01 home]# sh start_zk_cluster.sh 
 -- 输出结果如下
 Starting Zookeeper on 10.110.5.132...
 /usr/bin/java
 ZooKeeper JMX enabled by default
 Using config: /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
 Starting zookeeper ... STARTED
 Starting Zookeeper on 10.110.5.133...
 /usr/bin/java
 ZooKeeper JMX enabled by default
 Using config: /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
 Starting zookeeper ... STARTED
 Starting Zookeeper on 10.110.5.134...
 /usr/bin/java
 ZooKeeper JMX enabled by default
 Using config: /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
 Starting zookeeper ... STARTED
 Zookeeper cluster startup initiated on all servers.
 
 -- 注意：若报 sshpass: command not found，需各服务器安装 sshpass，通过如下方式安装sshpass
 sudo yum install sshpass

3.4 查看Zookeeper集群状态

 -- 节点一查看ZK当前状态
 [root@prod-ck-zk-01 ~]# /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/zkServer.sh status
 ZooKeeper JMX enabled by default
 Using config: /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
 Client port found: 2181. Client address: localhost. Client SSL: false.
 Mode: follower   ## 显示当前状态为follower
 
 -- 节点二查看ZK当前状态
 [root@prod-ck-zk-02 ~]# /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/zkServer.sh status
 ZooKeeper JMX enabled by default
 Using config: /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
 Client port found: 2181. Client address: localhost. Client SSL: false.
 Mode: leader     ## 显示当前状态为leader
 
 -- 节点三查看ZK当前状态
 [root@prod-ck-zk-03 ~]# /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/zkServer.sh status
 ZooKeeper JMX enabled by default
 Using config: /home/apache-zookeeper-3.8.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
 Client port found: 2181. Client address: localhost. Client SSL: false.
 Mode: follower    ## 显示当前状态为follower

3.5 ZooKeeper验证

3.5.1 查看四字命令是否有效

分别使用浏览器打开 http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/commands/mntr 验证四字命令是否有效，若输入如下内容表示有效。

 {
     "version": "3.8.3-6ad6d364c7c0bcf0de452d54ebefa3058098ab56, built on 2023-10-05 10:34 UTC",
     "server_state": "leader",
     "peer_state": "leading - broadcast",
     "write_batch_time_in_commit_processor{quantile=\"0.5\"}": "NaN",
     "write_batch_time_in_commit_processor_count": 0,
     "write_batch_time_in_commit_processor_sum": 0,
      ---此处省略部分内容
      ......
     "prep_process_time_count": 0,
     "prep_process_time_sum": 0,
     "reads_after_write_in_session_queue{quantile=\"0.5\"}": "NaN",
     "reads_after_write_in_session_queue_count": 0,
     "reads_after_write_in_session_queue_sum": 0,
     "learner_commit_received_count": 0,
     "command": "monitor",
     "error": null
 }

注：四字命令含义详细解释如下：

 在Zookeeper中，`mntr` 是一种四字命令（four-letter word command），可以用于获取Zookeeper服务的详细运行时状态信息。这些命令通常用于监控和诊断。当你访问 `http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/commands/mntr`，你实际上是通过HTTP接口发送了一个 `mntr` 命令到Zookeeper服务器。
 
 Zookeeper的HTTP接口是一个额外的服务，可能是由某个Zookeeper监控或管理工具提供的。如果Zookeeper服务配置了HTTP服务器并且启用了`mntr`命令的HTTP接口，那么你可以通过这种方式获取Zookeeper的状态信息。
 
 `mntr` 命令返回的信息通常包含以下内容：
 
 - `zk_version`: Zookeeper的版本
 - `zk_avg_latency`: 平均延迟时间
 - `zk_max_latency`: 最大延迟时间
 - `zk_min_latency`: 最小延迟时间
 - `zk_packets_received`: 接收到的数据包数量
 - `zk_packets_sent`: 发送的数据包数量
 - `zk_num_alive_connections`: 存活的连接数
 - `zk_outstanding_requests`: 未完成请求的数量
 - `zk_server_state`: 服务器的状态（leader/follower/standalone）
 - `zk_znode_count`: Znode节点的数量
 - `zk_watch_count`: watch的数量
 - `zk_ephemerals_count`: 临时节点的数量
 - `zk_approximate_data_size`: 数据的近似大小
 - `zk_open_file_descriptor_count`: 打开的文件描述符的数量
 - `zk_max_file_descriptor_count`: 文件描述符的最大数量
 
 这些指标很有用，可以帮助你了解Zookeeper集群的健康状况和性能表现。例如，`zk_server_state` 指示了节点在集群中的角色（是否为领导者），而`zk_avg_latency` 反映了处理请求的平均时间。
 
 请记住，不是所有的Zookeeper服务都会公开HTTP接口来访问这些命令。如果无法通过上述HTTP接口获取信息，可能需要排查Zookeeper集群配置。

3.5.2 查看Promethues是否有效

通过浏览器分别使用http://xxx.xxx.xxx.xxx:7000/metrics 来查看Promethues是否有效，若输出如下内容标识有效。

 # HELP requests_in_session_queue requests_in_session_queue
 # TYPE requests_in_session_queue summary
 requests_in_session_queue{quantile="0.5",} NaN
 requests_in_session_queue_count 0.0
 requests_in_session_queue_sum 0.0
 # HELP session_queues_drained session_queues_drained
 # TYPE session_queues_drained summary
 session_queues_drained{quantile="0.5",} NaN
      ---此处省略部分内容
      ......
 # HELP read_final_proc_time_ms read_final_proc_time_ms
 # TYPE read_final_proc_time_ms summary
 read_final_proc_time_ms{quantile="0.5",} NaN
 read_final_proc_time_ms{quantile="0.9",} NaN
 read_final_proc_time_ms{quantile="0.99",} NaN
 read_final_proc_time_ms_count 0.0
 read_final_proc_time_ms_sum 0.0

注：IP:7000/metrics具体含义如下。

 `IP:7000/metrics` 通常指的是一个通过HTTP协议访问的网络地址，用于获取监控指标数据。这里的组成部分解释如下：
 
 - **IP**：这部分代表主机的IP地址。
   
 - **7000**：这个数字代表网络服务监听的端口号
 
 - **/metrics**：这是URL中的路径部分，它通常指向服务器上的一个特定资源或服务。在许多监控系统中（例如Prometheus），`/metrics` 路径是一个约定俗成的端点，用于暴露和提供监控指标数据。这些数据通常以纯文本格式提供，遵循Prometheus的指标格式，这样Prometheus就可以定期抓取这些数据并将其存储在其时间序列数据库中。

好了，以上就是ZooKeeper集群部署的相关知识内容，作为安装篇，我们已经将Zookeeper集群部署完毕，下一篇内容是使用ckman部署ClickHouse集群。

标签： clickhouse

本文转载自: https://blog.csdn.net/shlei5580/article/details/136492346
版权归原作者 尚雷5580 所有，如有侵权，请联系我们删除。

ClickHouse生产运维系列[部署篇]-02_Zookeeper介绍及集群安装部署

一、ZooKeeper介绍

二、ZooKeeper与ClickHouse-Keeper对比

三、Zookeeper集群部署

3.1 环境规划

3.2 部署JDK

3.3 部署ZooKeeper

3.4 查看Zookeeper集群状态

3.5 ZooKeeper验证

3.5.1 查看四字命令是否有效

3.5.2 查看Promethues是否有效

发表评论

“ClickHouse生产运维系列[部署篇]-02_Zookeeper介绍及集群安装部署”的评论:

关于作者

overfit同步小助手

相关阅读

文章导航