k8s学习--k8s群集部署zookeeper应用及详细解释

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zookeeper

什么是zookeeper

ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务，主要用于分布式应用程序中，管理数据、同步服务以及维护配置信息。它是由 Apache Software Foundation 管理和维护的。

基本概念

ZNode: ZooKeeper 的数据存储单元，类似于文件系统中的文件和目录。ZNode 可以存储数据和子节点。

Zookeeper Ensemble: 一个 ZooKeeper 服务通常由多个 ZooKeeper 服务器（节点）组成，称为一个 ensemble。通常会有一个主节点（Leader）和若干个跟随节点（Follower）。

Session: 客户端与 ZooKeeper 服务器之间的会话。每个客户端会话都有一个唯一的会话 ID。

主要功能

命名服务（Naming Service）: 类似于 DNS，允许分布式应用程序使用路径来访问资源和服务。

配置管理（Configuration Management）: 存储和更新配置信息，使得分布式应用程序的各个部分能够同步读取最新的配置。

分布式同步（Distributed Synchronization）: 支持分布式锁和队列，帮助多个进程协调对共享资源的访问。

组服务（Group Services）: 用于维护分布式系统中群组成员的列表，监控集群中节点的状态。

工作原理

ZooKeeper 采用了一个简单的、基于全局数据一致性的模型：

Leader Election: 当 ZooKeeper 集群启动时，节点之间通过投票选举出一个 Leader。Leader 负责处理所有写请求，而读请求可以由任何节点处理。

Watches: 客户端可以在 ZNode 上设置 watch，当 ZNode 的数据或子节点变化时，ZooKeeper 会通知客户端。

Atomic Broadcast (Zab): ZooKeeper 使用一种叫做 Zab 协议的原子广播协议，确保所有服务器上的数据一致性。所有的写操作都会被记录为事务日志，并通过 Zab 协议广播给其他节点。

使用场景

分布式锁: 使用临时 ZNode 实现分布式锁，确保多个进程不会同时访问共享资源。

集群管理: 在分布式系统中，使用 ZooKeeper 监控集群中的节点，处理节点的动态增加和减少。

配置管理: 存储和分发分布式应用程序的配置参数，确保所有节点使用相同的配置。

命名服务: 管理分布式系统中服务的命名和查找。

优点

高可用性: ZooKeeper 采用分布式架构，保证了高可用性和容错能力。

高性能: ZooKeeper 的读性能非常高，适合高读负载的场景。

一致性: 提供严格的数据一致性，确保分布式系统中各个节点的数据一致。

缺点

单点瓶颈: Leader 处理所有写请求，可能成为性能瓶颈。

复杂性: 部署和管理 ZooKeeper 集群需要一定的技术门槛。

k8s集群部署zookeeper

环境

虚拟机
Ip主机名cpu内存硬盘192.168.10.11master012cpu双核4G100G192.168.10.12worker012cpu双核4G100G192.168.10.13worker022cpu双核4G100G192.168.10.18nfs1cpu一核2G40G
版本 centos7.9
已部署k8s-1.27

需要做的前置配置
storageclass
详情请看
链接: k8s练习–StorageClass详细解释与应用
区别仅有ip不一致，按本次ip来

Ingress（本章使用nodeport方式访问）
详情请看
链接: k8s学习–ingress详细解释与应用(nginx ingress controller))

本章不再过多叙述

一、zookeeper部署YAML资源清单准备

master节点配置

vim zookeeper.yaml

---
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: smart
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: zk-headless 
  namespace: smart
  labels:
    app: zk
spec:
  ports:
  - port: 2888 
    name: server
  - port: 3888 
    name: leader-election
  clusterIP: None  #无头服务集群内访问
  selector:
    app: zk
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: zk-np 
  namespace: smart
  labels:
    app: zk
spec:
  type: NodePort    #对外发布访问
  ports:
  - port: 2181
    targetPort: 2181
    name: client
    nodePort: 32181
  selector:
    app: zk
---
apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
  namespace: smart
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: zk
  maxUnavailable: 1  #允许失效pod的数量
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: zookeeper
  namespace: smart
spec:
  serviceName: zk-headless
  replicas: 3
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  selector:
    matchLabels:
      app: zk
  template:
    metadata:
      labels:
        app: zk
    spec:
      affinity:  #pod粘滞
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: "app"
                    operator: In
                    values:
                    - zk
              topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      containers:
      - name: kubernetes-zookeeper
        image: k8s.gcr.io/kubernetes-zookeeper:1.0-3.4.10
        imagePullPolicy: Always
        resources:
          requests:
            memory: "1Gi"
            cpu: "0.5"
        ports:
        - containerPort: 2181
          name: client
        - containerPort: 2888
          name: server
        - containerPort: 3888
          name: leader-election
        command:
        - sh
        - -c
        - "start-zookeeper \
          --servers=3 \
          --data_dir=/var/lib/zookeeper/data \
          --data_log_dir=/var/lib/zookeeper/data/log \
          --conf_dir=/opt/zookeeper/conf \
          --client_port=2181 \
          --election_port=3888 \
          --server_port=2888 \
          --tick_time=2000 \
          --init_limit=10 \
          --sync_limit=5 \
          --heap=512M \
          --max_client_cnxns=60 \
          --snap_retain_count=3 \
          --purge_interval=12 \
          --max_session_timeout=40000 \
          --min_session_timeout=4000 \
          --log_level=INFO"
        readinessProbe:
          exec:
            command:
            - sh
            - -c
            - "zookeeper-ready 2181"
          initialDelaySeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
        livenessProbe:
          exec:
            command:
            - sh
            - -c
            - "zookeeper-ready 2181"
          initialDelaySeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
        volumeMounts:
        - name: datadir
          mountPath: /var/lib/zookeeper
        - name: localtime
          mountPath: /etc/localtime
      volumes:
      - name: localtime
        hostPath:
          path: /etc/localtime  #pod时间同步于宿主机时间
          type: ''
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: datadir
      annotations:
        volume.alpha.kubernetes.io/storage-class: anything
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "nfs-client"
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

用于创建一个zookeeper群集
简单来说就是创建一个命令空间存放相关资源，两个service一个对内一个对外发布服务，还有一个statefulset控制器创建pod，特点是在每个节点至少部署一个，适用于有状态服务，比如说数据库之类

二、zookeeper部署及部署验证

应用yaml文件

kubectl apply -f zookeeper.yaml 

Zookeeper运行pod数量一般为奇数，每节点上会运行一个pod，k8sworker节点如果不够，可能会出现如下现象

kubectl get pod -n smart -o wide

出于安全考虑，默认配置下Kubernetes不会将Pod调度到Master节点。
如果希望将k8s-master也当作Node使用，可以执行如下命令：
查看master01调度控制（Taints污点设置，NoSchedule不被调度）

kubectl describe node master01 | grep Taints

可以看到是noscheduler
禁止调用

取消污点设置：

kubectl taint node master01 node-role.kubernetes.io/control-plane-

再查看就好了

 kubectl get pod -n smart -o wide

注
如果发现pod只有一个且一直pending,那就是storageclass没有做好，nfs的pod没有或无法起来，pv无法调度存储设备的资源，请详细查看
链接: k8s练习–StorageClass详细解释与应用

查看statefulset应用\

kubectl get sts -n smart 

查看service

kubectl get svc -n smart

如果想取消被调度，执行如下命令即可，不会影响已经被调度的pod

kubectl taint node master01 node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule

三、zookeeper应用验证

zookeeper访问连接信息验证

dig -t a zk-headless.smart.svc.cluster.local @10.96.0.10
dig -t a zk-np.smart.svc.cluster.local @10.96.0.10```

在kubernetes集群内访问验证

kubectl exec -it zookeeper-0 -n smart -- bash
root@zookeeper-0:/# zkCli.sh
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /key1 111
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] get /key1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] quit
root@zookeeper-0:/# exit

在kubernetes集群外访问验证：
下载客户端软件

wget https://dlcdn.apache.org/zookeeper/zookeeper-3.8.4/apache-zookeeper-3.8.4-bin.tar.gz

会提示，由于是虚拟机环境且只是查看能不能用，所以使用不安全的方式链接也无伤大雅

wget https://dlcdn.apache.org/zookeeper/zookeeper-3.8.4/apache-zookeeper-3.8.4-bin.tar.gz --no-check-certificate
tar xf apache-zookeeper-3.8.4-bin.tar.gz
cd apache-zookeeper-3.8.4-bin/
cd bin/
./zkCli.sh -server 192.168.10.11:32181

出现以下提示说明需要jdk包

安装jdk
呃呃呃，路径忘了，但包名是
jdk-8u191-linux-x64.tar.gz
可以自己试着找找，我上传的时候显示资源已存在，可以找一找
传到虚拟机内

tar xf jdk-8u191-linux-x64.tar.gz
mv jdk1.8.0_191/ /usr/local/jdk
echo "export JAVA_HOME=/usr/local/jdk" >> /etc/profile
source /etc/profile
cd /root/apache-zookeeper-3.8.4-bin/bin
./zkCli.sh -server 192.168.10.11:32181

[zk: 192.168.10.11:32181(CONNECTED) 2] create /key2 123
[zk: 192.168.10.11:32181(CONNECTED) 3] get /key2
[zk: 192.168.10.11:32181(CONNECTED) 4] quit

完成