Kafka多节点分布式集群搭建实现过程详解

上一篇分享了单节点伪分布式集群搭建方法，本篇来分享一下多节点分布式集群搭建方法。多节点分布式集群结构如下图所示：

　　为了方便查阅，本篇将和上一篇一样从零开始一步一步进行集群搭建。

一、安装Jdk

　　具体安装步骤可参考linux安装jdk。

二、安装与配置zookeeper

　　下载地址：https://www-us.apache.org/dist/zookeeper/stable/

　　下载二进制压缩包zookeeper-3.4.14.tar.gz，然后上传到linux服务器指定目录下，本次上传目录为/software，然后执行如下命令安装：

cd /software
tar -zxvf zookeeper-3.4.14.tar.gz
mv zookeeper-3.4.14 /usr/local/zookeeper
cd /usr/local/zookeeper/conf
mv zoo_sample.cfg zoo1.cfg

　　编辑zoo1.cfg,配置相关参数如下：

tickTime=2000
initLimit=5
syncLimit=2
dataDir=/usr/local/zookeeper/data/zookeeper1
clientPort=2181
server.1=192.168.184.128:2888:3888
server.2=192.168.184.128:2889:3889
server.3=192.168.184.128:2890:3890

　　其中：

　　tickTime：Zookeeper最小的时间单位，用于丈量心跳和超时时间，一般设置默认值2秒；

　　initLimit：指定follower节点初始时连接leader节点的最大tick此处，设置为5，表示follower必须在5xtickTime即10秒内连接上leader,否则视为超时；

　　syncLimit：设定follower节点与leader节点进行同步的最大时间，设置为2，表示最大时间为2xtickTime即4秒时间；

　　dataDir：Zookeeper会在内存中保存系统快照，并定期写入该路径指定的文件夹中，生产环境需要特别注意该文件夹的磁盘占用情况；　

　　clientPort：Zookeeper监听客户端连接的端口号，默认为2181，同一服务器上不同实例之间应该有所区别；

　　server.X=host:port1:port2:此处X的取值范围在1~255之间，必须是全局唯一的且和myid文件中的数字对应（myid文件后面说明）,host是各个节点的主机名，port1通常是2888，用于使follower节点连接leader节点，port2通常是3888，用于leader选举，zookeeper在不同服务器上的时候，不同zookeeper服务器的端口号可以重复，在同一台服务器上的时候需要有所区别。

1.配置zoo.cfg文件

　　单节点安装zookeeper的时候，仅有一份zoo.cfg文件，多节点安装的时候，每个zookeeper服务器就应该有一个zoo.cfg配置文件。如果在一台服务器安装zookeeper多实例集群，则需要在conf目录下分别配置每个实例的zoo.cfg，同时创建每个zookeeper实例自己的数据存储目录。本次在一台服务器上配置多个zookeeper实例，执行如下命令创建数据存储目录并复制配置文件：

mkdir -p /usr/local/zookeeper/data/zookeeper1
mkdir -p /usr/local/zookeeper/data/zookeeper2
mkdir -p /usr/local/zookeeper/data/zookeeper3
cd /usr/local/zookeeper/conf/
cp zoo1.cfg zoo2.cfg
cp zoo1.cfg zoo3.cfg

　　复制后分别修改zoo2.cfg,zoo3.cfg中的配置，修改后的配置如下：

　　zoo1.cfg的配置如下:

　　zoo2.cfg的配置如下:

　　zoo3.cfg中的配置如下：

2.myid文件创建与配置

　　前面提到zoo.cfg文件中的server.X中的X应该与myid中的数字相对应。除此之外，myid文件必须存放在每个zookeeper实例的data目录下，对应本次安装应该位于/usr/local/zookeeper/data/zookeeper1，2,3目录下，执行如下命令进行配置：

echo '1' > /usr/local/zookeeper/data/zookeeper1/myid
echo '2' > /usr/local/zookeeper/data/zookeeper2/myid
echo '3' > /usr/local/zookeeper/data/zookeeper3/myid

3.启动zookeeper服务器

　　使用如下命令启动zookeeper集群:

cd /usr/local/zookeeper/bin/
./zkServer.sh start ../conf/zoo1.cfg
./zkServer.sh start ../conf/zoo2.cfg
./zkServer.sh start ../conf/zoo3.cfg

　　启动后，使用如下命令查看集群状态:

cd /usr/local/zookeeper/bin/
./zkServer.sh status ../conf/zoo1.cfg./zkServer.sh status ../conf/zoo2.cfg./zkServer.sh status ../conf/zoo3.cfg

　　回显信息如下：

　　可以看到有两个follower节点，一个leader节点。

三、安装与配置kafka集群

　　下载地址：http://kafka.apache.org/downloads.html

1.数据目录和配置文件创建

　　目前最新版本是2.2.0,本次下载2.1.1版本的安装包，然后上传压缩包到服务器指定目录，本次上传目录为/software，然后执行以下命令进行安装:

tar -zxvf kafka_2.12-2.1.1.tgz
mv kafka_2.12-2.1.1 /usr/local/kafka
mkdir -p /usr/local/kafka/logs/kafka1
mkdir -p /usr/local/kafka/logs/kafka2
mkdir -p /usr/local/kafka/logs/kafka3
cd /usr/local/kafka/config/
mv server.properties server1.properties

　　通过执行上面的命令，我们在/usr/local/kafka/logs文件夹中创建了kafka1,kafka2,kafka3三个文件夹用于存放三个kafka实例的数据，同时将/usr/local/kafka/config/文件夹下的server.properties重命名为server1.properties用于配置kafka的第一个实例。

2.配置属性文件

　　接下来配置server1.properties文件，主要配置参数如下：

　　broker.id=1：设置kafka broker的id，本次分别为1,2,3；

　　delete.topic.enable=true:开启删除topic的开关；

　　listeners=PLAINTEXT://192.168.184.128:9092：设置kafka的监听地址和端口号，本次分别设置为9092,9093,9094；

　　log.dirs=/usr/local/kafka/logs/kafka1：设置kafka日志数据存储路径；

　　zookeeper.cOnnect=192.168.184.128:2181,192.168.184.128:2182,192.168.184.128:2183：设置kafka连接的zookeeper访问地址,集群环境需要配置所有zookeeper的访问地址;

　　unclean.leader.election.enable=false：为true则代表允许选用非isr列表的副本作为leader，那么此时就意味着数据可能丢失，为false的话，则表示不允许，直接抛出NoReplicaOnlineException异常，造成leader副本选举失败。

zookeeper.connection.timeout.ms=6000：设置连接zookeeper服务器超时时间为6秒。

　　配置完成后，复制server1.properties两份分别用于配置kafka的第二个，第三个节点：

　　修改修改其中的broker.id 以及listeners、log.dirs的配置为第二个，第三个节点的配置，最终各个配置文件配置如下:

　　server1.properties配置：

　　server2.properties配置：

　　server3.properties配置:

3.启动kafka

　　通过如下命令启动kafka集群:

cd /usr/local/kafka/bin/
./kafka-server-start.sh -daemon ../config/server1.properties
./kafka-server-start.sh -daemon ../config/server2.properties
./kafka-server-start.sh -daemon ../config/server3.properties

　　使用java的命令jps来查看kafka进程:jps |grep -i kafka

　　说明kafak启动正常，至此kafka集群搭建完成。本次使用一台服务器作为演示，如果需要在多个服务器上配置集群，配置方法和以上类似，只是不需要像上面那样配置多个数据目录和配置文件，每台服务器的配置保持相同，并且注意在防火墙配置端口号即可。

　　最后，如果需要远程访问kafka集群，则需要在防火墙中开通9092、9093、9094端口的访问权限。

四、测试

1.topic创建与删除

　　首先创建一个测试topic，名为testTopic，为了充分利用3个实例（服务器节点），创建3个分区，每个分区都分配3个副本，命令如下：

cd /usr/local/kafka/bin/
./kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.184.128:2181 192.168.184.128:2182 192.168.184.128:2183 --create --topic testTopic --partitions 3 --replication-factor 3

　　回显Created topic "testTopic".则表明testTopic创建成功。执行如下命令进行验证并查看testTopic的信息:

./kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.184.128:2181 192.168.184.128:2182 192.168.184.128:2183 --list testTopic
./kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.184.128:2181 192.168.184.128:2182 192.168.184.128:2183 --describe --topic testTopic

　　以上几条命令回显信息如下：

　　接下来测试topic删除，使用如下命令进行删除:

./kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.184.128:2181 192.168.184.128:2182 192.168.184.128:2183 --delete --topic testTopic

　　执行该条命令后，回显信息如下：

　　可以看到，testTopic已经被标记为删除，同时第二行提示表明当配置了delete.topic.enable属性为true的时候topic才会删除，否则将不会被删除，本次安装的时候该属性设置的值为true。

2.测试消息发送与消费

　　首先使用第一步topic创建命令，先创建testTopic这个topic，然后进行消息发送与消费测试。

　　控制台测试消息发送与消费需要使用kafka的安装目录/usr/local/kafka/bin下的kafka-console-producer.sh来发送消息，使用kafka-console-consumer.sh来消费消息。因此本次打开两个控制台，一个用于执行kafka-console-producer.sh来发送消息，另一个用于执行kafka-console-consumer.sh来消费消息。

　　消息发送端命令:

cd /usr/local/kafka/bin
./kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.184.128:9092,192.168.184.128:9093,192.168.184.128:9094 --topic testTopic

　　消息接收端命令:

cd /usr/local/kafka/bin
./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.184.128:9092,192.168.184.128:9093,192.168.184.128:9094 --topic testTopic --from-beginning

　　当发送端和接收端都登录后，在发送端输入需要发送的消息并回车，在接收端可以看到刚才发送的消息：

　　发送端：

　　接收端：

　　以上就是简单地生产消息与消费消息的测试，在测试消费消息的时候时候，命令里边加了个参数--from-beginning表示接收该topic从创建开始的所有消息。

3.生产者吞吐量测试

　　对于任何一个消息引擎而言，吞吐量是一个至关重要的性能指标。对于Kafka而言，它的吞吐量指每秒能够处理的消息数或者字节数。kafka为了提高吞吐量，采用追加写入方式将消息写入操作系统的页缓存，读取的时候从页缓存读取，因此它不直接参与物理I/O操作，同时使用以sendfile为代表的零拷贝技术进行数据传输提高效率。

　　kafka提供了kafka-producer-perf-test.sh脚本用于测试生产者吞吐量，使用如下命令启动测试：

cd /usr/local/kafka/bin
./kafka-producer-perf-test.sh --topic testTopic --num-records 50000 --record-size 200 --throughput -1 --producer-props bootstrap.servers=192.168.184.128:9092,192.168.184.128:9093,192.168.184.128:9094 acks=-1

　　以上回显信息表明这台服务器上每个producer每秒能发送6518个消息，平均吞吐量是1.24MB/s，平均延迟2.035秒，最大延迟3.205秒，平均有50%的消息发送需要2.257秒，95%的消息发送需要3.076秒，99%的消息发送需要3.171秒，99.9%的消息发送需要3.205秒。

4.消费者吞吐量测试

　　与生产者吞吐量测试类似，kafka提供了kafka-consumer-perf-test.sh脚本用于消费者吞吐量测试，可以执行以下命令进行测试：

cd /usr/local/kafka/bin
./kafka-consumer-perf-test.sh --broker-list 192.168.184.128:9092,192.168.184.128:9093,192.168.184.128:9094 --messages 50000 --topic testTopic

　　以上是测试50万条消息的consumer吞吐量，结果表明该consumer在1秒总共消费了9.5366MB消息。

　　以上就是kafka集群的搭建以及测试，如有错误之处，烦请指正。

参考资料：《Apache kafka实战》

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。