Kubernetes kafka系列 | k8s部署kafka+zookeepe集群

一、kafka.zookeeper介绍

Kafka

简介： Apache Kafka 是一个开源的分布式流处理平台和消息队列系统。它最初由LinkedIn开发，并于2011年成为Apache软件基金会的顶级项目。

特点：

高吞吐量： Kafka 能够处理大规模的消息流，并具有很高的吞吐量。

持久性： 它将消息持久化到磁盘上，因此即使消费者不在线，也能保证消息不会丢失。

可伸缩性： Kafka 可以很容易地水平扩展以处理大量数据。

实时性： Kafka 可以提供几乎实时的消息传递，适用于大多数实时数据处理需求。

用途：

日志收集： Kafka 可以用作集中式的日志收集系统，收集来自不同源头的日志数据。

消息队列： Kafka 可以用作分布式应用程序之间的消息队列，用于解耦和异步通信。

流处理： Kafka 可以与流处理框架（如Apache Spark、Apache Flink等）结合使用，用于实时数据处理和分析。

ZooKeeper

简介： Apache ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务，最初也是由Yahoo开发的，并于2010年成为Apache软件基金会的顶级项目。

特点：

分布式协调： ZooKeeper 提供了分布式应用程序的协调服务，包括配置管理、命名服务、分布式锁等。

高可用性： ZooKeeper 通过在集群中保持多个节点的复制来实现高可用性和容错性。

一致性： ZooKeeper 提供了严格的一致性，确保所有的客户端在同一时间看到相同的数据视图。

用途：

配置管理： ZooKeeper 可以用于分布式系统的配置管理，例如动态配置更新。

命名服务： ZooKeeper 可以提供命名服务，帮助分布式系统中的节点发现和通信。

分布式锁： ZooKeeper 可以用于实现分布式锁，确保在分布式系统中对共享资源的互斥访问。

Kafka 和 ZooKeeper 的关系

在 Kafka 中，ZooKeeper 主要用于管理集群的元数据（如主题、分区、副本分配等）、领导者选举以及生产者和消费者的协调。Kafka 依赖于 ZooKeeper 来确保分布式系统的稳定运行。通常情况下，Kafka 和 ZooKeeper 会一起部署，但它们是两个独立的项目，各自提供不同的功能。

二、创建存储卷

nfs动态供给直通车

三、搭建Kafka集群

# 操作系统
# CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
lsb_release -a

# 内核版本
# 3.10.0-1160.90.1.el7.x86_64
uname -a
# k8s 版本 1.21
# zookeeper 版本 3.4.10  kafka镜像版本0.11（嫌低可以自己换）

kafka需要依赖zookeeper

kafka的生产者与消费者需要在zookeeper中注册，不然消费者怎么知道生产者是否存活之类的哈哈。废话不多说，直接上干货！

本文用的是statefulset和动态存储部署zookeeper和kafka集群。

zookeeper.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: zk-hs
  labels:
    app: zk
spec:
  ports:
  - port: 2888
    name: server
  - port: 3888
    name: leader-election
  clusterIP: None
  selector:
    app: zk
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: zk-cs
  labels:
    app: zk
spec:
  ports:
  - port: 2181
    targetPort: 2181
    name: client
  selector:
    app: zk
---
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: zk
  maxUnavailable: 2
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: zk
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: zk
  serviceName: zk-hs
  replicas: 3
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  podManagementPolicy: OrderedReady
  template:
    metadata:
      labels:
        app: zk
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: "app"
                    operator: In
                    values:
                    - zk
              topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      containers:
      - name: kubernetes-zookeeper
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        image: "zhaoguanghui6/kubernetes-zookeeper:1.0-3.4.10"
        resources:
          requests:
            memory: "0.5Gi"
            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
      securityContext:
        runAsUser: 1000
        fsGroup: 1000
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: datadir
    spec:
      storageClassName: nfs-client
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

for i in 0 1 2; do kubectl exec zk-$i -- hostname -f; done

zk-0.zk-headless.default.svc.cluster.local

zk-1.zk-headless.default.svc.cluster.local

zk-2.zk-headless.default.svc.cluster.local
kafka.yaml

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: kafka-hs
  labels:
    app: kafka
spec:
  ports:
  - port: 9092
    name: server
  clusterIP: None
  selector:
    app: kafka
--- 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: kafka-cs
  labels:
    app: kafka
spec:
  selector:
    app: kafka
  type: NodePort
  ports:
  - name: client
    port: 9092
    nodePort: 30092
---
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: kafka-pdb
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: kafka
  minAvailable: 1
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: kafka
spec:
  serviceName: kafka-hs
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: kafka
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kafka
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: "app"
                    operator: In
                    values:
                    - kafka
              topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
        podAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
             - weight: 1
               podAffinityTerm:
                 labelSelector:
                    matchExpressions:
                      - key: "app"
                        operator: In
                        values:
                        - zk
                 topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      terminationGracePeriodSeconds: 300
      containers:
      - name: kafka
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jaxzhai/k8skafka:v1
        resources:
          requests:
            memory: "1Gi"
            cpu: 500m
        ports:
        - containerPort: 9092
          name: server
        command:
        - sh
        - -c
        - "exec kafka-server-start.sh /opt/kafka/config/server.properties --override broker.id=${HOSTNAME##*-} 
          --override listeners=PLAINTEXT://:9092 
          --override zookeeper.connect=zk-0.zk-hs.default.svc.cluster.local:2181,zk-0.zk-hs.default.svc.cluster.local:2181,zk-0.zk-hs.default.svc.cluster.local:2181 
          --override log.dir=/var/lib/kafka 
          --override auto.create.topics.enable=true 
          --override auto.leader.rebalance.enable=true 
          --override background.threads=10 
          --override compression.type=producer 
          --override delete.topic.enable=true 
          --override leader.imbalance.check.interval.seconds=300 
          --override leader.imbalance.per.broker.percentage=10 
          --override log.flush.interval.messages=9223372036854775807 
          --override log.flush.offset.checkpoint.interval.ms=60000 
          --override log.flush.scheduler.interval.ms=9223372036854775807 
          --override log.retention.bytes=-1 
          --override log.retention.hours=168 
          --override log.roll.hours=168 
          --override log.roll.jitter.hours=0 
          --override log.segment.bytes=1073741824 
          --override log.segment.delete.delay.ms=60000 
          --override message.max.bytes=1000012 
          --override min.insync.replicas=1 
          --override num.io.threads=8 
          --override num.network.threads=3 
          --override num.recovery.threads.per.data.dir=1 
          --override num.replica.fetchers=1 
          --override offset.metadata.max.bytes=4096 
          --override offsets.commit.required.acks=-1 
          --override offsets.commit.timeout.ms=5000 
          --override offsets.load.buffer.size=5242880 
          --override offsets.retention.check.interval.ms=600000 
          --override offsets.retention.minutes=1440 
          --override offsets.topic.compression.codec=0 
          --override offsets.topic.num.partitions=50 
          --override offsets.topic.replication.factor=3 
          --override offsets.topic.segment.bytes=104857600 
          --override queued.max.requests=500 
          --override quota.consumer.default=9223372036854775807 
          --override quota.producer.default=9223372036854775807 
          --override replica.fetch.min.bytes=1 
          --override replica.fetch.wait.max.ms=500 
          --override replica.high.watermark.checkpoint.interval.ms=5000 
          --override replica.lag.time.max.ms=10000 
          --override replica.socket.receive.buffer.bytes=65536 
          --override replica.socket.timeout.ms=30000 
          --override request.timeout.ms=30000 
          --override socket.receive.buffer.bytes=102400 
          --override socket.request.max.bytes=104857600 
          --override socket.send.buffer.bytes=102400 
          --override unclean.leader.election.enable=true 
          --override zookeeper.session.timeout.ms=6000 
          --override zookeeper.set.acl=false 
          --override broker.id.generation.enable=true 
          --override connections.max.idle.ms=600000 
          --override controlled.shutdown.enable=true 
          --override controlled.shutdown.max.retries=3 
          --override controlled.shutdown.retry.backoff.ms=5000 
          --override controller.socket.timeout.ms=30000 
          --override default.replication.factor=1 
          --override fetch.purgatory.purge.interval.requests=1000 
          --override group.max.session.timeout.ms=300000 
          --override group.min.session.timeout.ms=6000 
          --override inter.broker.protocol.version=0.10.2-IV0 
          --override log.cleaner.backoff.ms=15000 
          --override log.cleaner.dedupe.buffer.size=134217728 
          --override log.cleaner.delete.retention.ms=86400000 
          --override log.cleaner.enable=true 
          --override log.cleaner.io.buffer.load.factor=0.9 
          --override log.cleaner.io.buffer.size=524288 
          --override log.cleaner.io.max.bytes.per.second=1.7976931348623157E308 
          --override log.cleaner.min.cleanable.ratio=0.5 
          --override log.cleaner.min.compaction.lag.ms=0 
          --override log.cleaner.threads=1 
          --override log.cleanup.policy=delete 
          --override log.index.interval.bytes=4096 
          --override log.index.size.max.bytes=10485760 
          --override log.message.timestamp.difference.max.ms=9223372036854775807 
          --override log.message.timestamp.type=CreateTime 
          --override log.preallocate=false 
          --override log.retention.check.interval.ms=300000 
          --override max.connections.per.ip=2147483647 
          --override num.partitions=1 
          --override producer.purgatory.purge.interval.requests=1000 
          --override replica.fetch.backoff.ms=1000 
          --override replica.fetch.max.bytes=1048576 
          --override replica.fetch.response.max.bytes=10485760 
          --override reserved.broker.max.id=1000 "
        env:
        - name: KAFKA_HEAP_OPTS
          value : "-Xmx1G -Xms1G"
        - name: KAFKA_OPTS
          value: "-Dlogging.level=INFO"
        volumeMounts:
        - name: datadir
          mountPath: /var/lib/kafka
        readinessProbe:
          exec:
           command:
            - sh
            - -c
            - "/opt/kafka/bin/kafka-broker-api-versions.sh --bootstrap-server=localhost:9092"
          timeoutSeconds: 5
          periodSeconds: 5
          initialDelaySeconds: 70
      securityContext:
        runAsUser: 1000
        fsGroup: 1000
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: datadir
      annotations:
        volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "nfs-client"
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteMany" ]
      resources:
        requests:
          storage: 5Gi

四、验证集群

验证kafka是否可用：

1、进入kafka-0命令: kubectl exec -it kafka-0 bash

进入容器目录：cd /opt/kafka/config

2、创建一个名为aaa的topc命令：kafka-topics.sh --create --topic aaa --zookeeper zk-0.zk-headless.default.svc.cluster.local:2181,zk-1.zk-headless.default.svc.cluster.local:2181,zk-2.zk-headless.default.svc.cluster.local:2181 --partitions 3 --replication-factor 2

结果为：

Created topic "aaa".

3、进入topic为aaa的生产者消息中心：kafka-console-consumer.sh --topic aaa --bootstrap-server localhost:9092

4、复制新的会话，进入另一个容器kafka-1：kubectl exec -it kafka-1 bash

进入消费者，输入命令：kafka-console-producer.sh --topic aaa --broker-list localhost:9092

输入:

hello

i lovle you

回车后，可在生产者消息中心看到消息

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