k8s 中间件

news2024/12/22 23:40:37

1. zookeeper

是的，Zookeeper 和 Kafka 经常一起使用，Zookeeper 在 Kafka 中扮演了关键角色。以下是 Zookeeper 和 Kafka 在实际项目中的结合使用及其作用的详细说明。

项目背景

假设我们有一个分布式数据处理系统，该系统需要高吞吐量的实时消息处理能力。Kafka 被选作消息队列系统，用于接收、存储和传输大量实时数据。Zookeeper 被用作集群管理工具，以确保 Kafka 集群的高可用性和一致性。

Kafka 与 Zookeeper 的结合

1. Kafka Broker 管理

Kafka 使用 Zookeeper 来管理 Kafka brokers（代理）。Zookeeper 维护了所有 broker 的元数据和状态信息，确保每个 broker 都可以发现和通信其他 brokers。

  • Broker 注册：当一个 Kafka broker 启动时，它会向 Zookeeper 注册自己，这样其他 brokers 可以知道集群中的所有成员。
  • Leader 选举：Kafka 分区的 leader 选举是通过 Zookeeper 来完成的。每个分区有一个 leader 和多个 follower，leader 负责所有读写操作，而 followers 复制 leader 的数据。
2. Topic 和 Partition 管理

Zookeeper 维护 Kafka 集群中所有 topic 和分区的元数据，包括分区的位置、replicas 和 leader 信息。

  • Topic 配置：创建一个 topic 时，Kafka 会将其配置信息（如分区数、副本数）存储在 Zookeeper 中。
  • 分区信息：每个分区的 leader 和 followers 信息也存储在 Zookeeper 中，确保集群的元数据一致性。
3. 消费者组协调

Zookeeper 协调 Kafka 消费者组，确保每个消费者实例在集群中唯一且不重复地消费消息。

  • 消费者注册：消费者启动时会向 Zookeeper 注册自己，并通过 Zookeeper 获取分配给它的分区。
  • 分区再均衡：当消费者实例加入或离开时，Zookeeper 负责触发分区再均衡，确保分区分配在消费者组中保持均衡。

实际项目示例

项目描述

假设我们有一个实时日志处理系统，该系统收集来自多个应用程序的日志数据，进行实时处理和分析。

使用 Kafka 和 Zookeeper

  1. 数据收集和传输：

    • 应用程序将日志数据发送到 Kafka topic。每个应用程序对应一个或多个 Kafka topics。

  2. 消息队列管理：

    • Kafka 集群由多个 brokers 组成，Zookeeper 管理这些 brokers 的元数据和状态，确保集群的高可用性。
    • Zookeeper 协助 Kafka 进行分区 leader 选举，确保每个分区都有一个 leader 负责处理读写请求。

  3. 实时处理：

    • 一个 Kafka 消费者组（如 Spark Streaming、Flink 或自定义的消费者应用）从 Kafka topics 中消费日志数据进行实时处理。
    • Zookeeper 协调消费者组中的消费者，确保每个分区的数据都被唯一的消费者处理。

  4. 故障恢复：

    • 如果一个 Kafka broker 崩溃，Zookeeper 协助进行 leader 选举，将分区的 leader 转移到其他可用的 brokers。
    • 消费者实例崩溃时，Zookeeper 触发分区再均衡，将分区重新分配给其他消费者实例，确保系统继续稳定运行。

结论

Zookeeper 在 Kafka 集群中起到了关键的协调和管理作用，确保了 Kafka 的高可用性和一致性。在实际项目中，Kafka 和 Zookeeper 的结合使用能够处理大量实时数据，提供可靠的消息传输和处理能力。这种架构在大数据、日志处理、实时分析等领域广泛应用，能够满足高吞吐量和低延迟的需求。

zookeeper headless

在yaml文件中 clusterIP: None 代表它是headless svc
在这里插入图片描述
10.96.0.10 是k8s 集群内的 dns 解析

应用验证

在这里插入图片描述
可以获得键值说明zookeeper正常，这是在集群内访问

下面是安装客户端，从外面通过port 访问zookeeper
在这里插入图片描述

zookeeper的存储可以接nfs

2. kafka

kafka 生产者将数据写入到分区主题， 这些主题通过可配置的副本存储到broker集群上。消费者消费存储在broker 分区生成的数据

示例项目说明

假设你有一个在线零售网站，你希望使用Kafka来处理用户订单数据。以下是如何使用Broker、Topic和分区来实现这一需求的示例：

1. 创建Kafka集群

你创建了一个Kafka集群，包含3个Broker（Broker 0, Broker 1, Broker 2）。

2. 创建Topic

你创建了一个名为orders的Topic，用于存储用户订单数据。为了提高系统的性能和可靠性，你决定将这个Topic分成3个分区，并设置副本因子为2。

kafka-topics.sh --create --topic orders --partitions 3 --replication-factor 2 --zookeeper localhost:2181
3. 分区和副本分布

Kafka会自动在Broker之间分配分区和副本。例如：

  • 分区 0 可能分布在Broker 0和Broker 1上，其中Broker 0是Leader，Broker 1是Follower。
  • 分区 1 可能分布在Broker 1和Broker 2上，其中Broker 1是Leader，Broker 2是Follower。
  • 分区 2 可能分布在Broker 2和Broker 0上，其中Broker 2是Leader，Broker 0是Follower。
4. 数据生产和消费
  • 生产者（Producer）： 你的订单服务会将每个订单消息发送到orders Topic。Kafka根据某种分区策略（如订单ID的哈希值）将消息分配到不同的分区。
  • 消费者（Consumer）： 你的订单处理服务会从orders Topic中消费消息。消费者可以并行地从不同的分区读取数据，从而提高处理速度。
数据流示例
  1. 用户A在网站上下单，订单数据被发送到orders Topic，Kafka将其放入分区0。
  2. 用户B在网站上下单，订单数据被发送到orders Topic，Kafka将其放入分区1。
  3. 用户C在网站上下单，订单数据被发送到orders Topic，Kafka将其放入分区2。

优点

  • 高可用性和容错性： 如果一个Broker宕机，Kafka可以自动切换到其他Broker上的副本，保证数据的可用性。
  • 高吞吐量： 多个分区使得生产者和消费者可以并行工作，提高了系统的处理能力。
  • 可扩展性： 你可以通过增加分区数和Broker数量来扩展Kafka集群的容量和性能。

kafka高可用集群部署

可以使用helm，或者和zookeeper一起部署，还可以自己的yaml
也可以使用storageclass来持久化存储

在k8s内部验证Kafka的使用test，生产环境不这样用kafka

创建一个pod客户端
在这里插入图片描述

进入后，如果没有topic，创建topic，然后生产，消费

在这里插入图片描述

这个topic名字是test01 topic被分成3个分区，分区使Kafka能够并行处理数据，因为不同的消费者可以消费不同的分区。
副本 2个代表每个分区的数据会被复制到两个不同的 Broker上。
副本是分区的一个副本，存储在不同的Broker上。
Kafka使用主副本（Leader）和从副本（Follower）来管理数据复制。
Leader负责所有读写请求，而Follower被动地复制Leader的数据。
如果Leader宕机，Kafka会自动选举一个新的Leader，从而保证数据的高可用性。

Broker 是实际存储和管理数据的服务器节点。
Topic 是消息的分类和逻辑分组。
分区 是Topic的子集，每个分区是一个独立的、有序的消息日志，使Kafka能够并行处理和分发消息。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.rokectmq

分布式消息传递，万亿级别

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