云原生时代顶流消息中间件Apache Pulsar部署实操-上

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目录

• 安装
  • 运行时Java版本推荐
  • Locally Standalone集群
    • 启动
    • 验证
  • 部署分布式集群
    • 部署说明
    • 初始化集群元数据
    • 部署BookKeeper
    • 部署Broker
    • Admin客户端和验证
• Tiered Storage(层级存储)
  • 概述
  • 支持分级存储
  • 何时使用
  • 工作原理

运行时Java版本推荐

Locally Standalone集群

启动

# 下载最新版本为2.11.0,需要Java 17
wget https://archive.apache.org/dist/pulsar/pulsar-2.11.0/apache-pulsar-2.11.0-bin.tar.gz
# 解压
tar xvfz apache-pulsar-2.11.0-bin.tar.gz
# 进入根目录
cd apache-pulsar-2.11.0
# 目录结构
ls -1F

• bin：pulsar入口点脚本，以及许多其他命令行工具。
• conf：配置文件，包括pulsar示例pulsar函数示例实例使用的broker.conf
• examples：函数示例。
• lib：使用的jar。
• instances：函数的实例。

# 启动
bin/pulsar standalone
# 要将服务作为后台进程运行，可以使用下面命令
bin/pulsar -daemon start standalone

查看日志可以看到本地的pulsar standalone 集群启动成功日志

Pulsar集群启动时，会创建以下目录

• data：BookKeeper和RocksDB创建的所有数据。
• logs：所有服务日志。

公共/默认名称空间是在启动Pulsar集群时创建的。此名称空间用于开发目的。所有Pulsar主题都在名称空间中管理。

验证

• 创建主题

bin/pulsar-admin topics create persistent://public/default/test-topic1

• 写入消息

bin/pulsar-client produce test-topic1 --messages 'Hello ，welcome Pulsar!'

• 读消息

bin/pulsar-client consume test-topic1 -s 'my-subscription' -p Earliest -n 0

部署分布式集群

部署说明

这里使用Pulsar二进制包部署，不同于K8S部署集群，为了可以更好理解Pulsar架构。Pulsar实例由多个Pulsar 集群共同工作组成。可以跨数据中心或地理区域分布集群，并使用地理复制在它们之间复制集群。搭建Pulsar集群至少需要3个组件：ZooKeeper集群、BookKeeper集群、Broker集群。

• 3个节点ZooKeeper集群。建议生产部署两个独立的ZooKeeper集群，一个Local用于实例中的每个集群，另一个Configuration Store用于实例级任务。如果部署单集群实例，则不需要配置存储的单独集群。但如果部署了一个多集群实例，应该为配置任务建立一个单独的ZooKeeper集群。
  • Local ZooKeeper运行在集群级别，提供特定于集群的配置管理和协调。每个Pulsar集群需要一个专用的ZooKeeper集群。
  • Configuration Store在实例级上操作，并为整个系统(因此跨集群)提供配置管理。一个独立的机器集群或本地ZooKeeper使用的相同的机器可以提供配置存储仲裁。
• 3个节点BookKeeper集群。
• 3个节点Pulsar节点集群（Broker是Pulsar自身的实例）。

Pulsar的安装包已经包含搭建分布式集群所需的组件库，无需单独下载ZooKeeper和BookKeeper的安装包。但在实际中，zookeeper并不仅仅应用在pulsar上，之前介绍很多大数据组件依赖zookeeper，因此我们也使用外置的zookeeper环境。需要apache-zookeeper-3.8.0以上版本，我这里是apache-zookeeper-3.8.1。下面使用上面Standalone的下载的apache-pulsar-2.11.0-bin.tar.gz来部署分布式集群。

初始化集群元数据

只需要初始化一次接口，可以使用pulsar CLI工具的initialize-cluster-metadata命令初始化该元数据

bin/pulsar initialize-cluster-metadata \
    --cluster pulsar-cluster \
    --metadata-store zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181 \
    --configuration-metadata-store zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181 \
    --web-service-url http://hadoop1:8080/ \
    --web-service-url-tls https://hadoop1:8443/ \
    --broker-service-url pulsar://hadoop1:6650/ \
    --broker-service-url-tls pulsar+ssl://hadoop1:6651/  

bin/pulsar initialize-cluster-metadata \
    --cluster pulsar-cluster \
    --metadata-store hadoop1:2181 \
    --configuration-metadata-store hadoop1:2181 \
    --web-service-url http://hadoop1:8080/ \
    --web-service-url-tls https://hadoop1:8443/ \
    --broker-service-url pulsar://hadoop1:6650/ \
    --broker-service-url-tls pulsar+ssl://hadoop1:6651/ 

初始化命令的参数说明

• 集群的名称
• 本地元数据存储集群的连接字符串
• 整个实例的配置存储连接字符串
• 集群的web服务URL
• 支持与集群中的代理交互的代理服务URL

初始化成功日志如下

部署BookKeeper

BookKeeper为Pulsar提供持久消息存储。每个pulsar broker 都需要自己的bookies集群。BookKeeper集群与Pulsar集群共享一个本地ZooKeeper仲裁。

bookies主机负责在磁盘上存储消息数据。为了让bookie提供最佳的性能，拥有合适的硬件配置对bookie来说是必不可少的。以下是bookies硬件容量的关键维度。

• 磁盘I/O读写容量
• 存储容量

通过配置文件conf/bookeeper.conf配置BookKeeper bookies。配置每个bookie最重要的方面是确保zkServers参数被设置为Pulsar集群的本地ZooKeeper的连接字符串。vim conf/bookkeeper.conf

# 修改本地地址
advertisedAddress=hadoop1
zkServers=zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181

# 可以以两种方式启动一个bookie:在前台或作为后台守护进程启动。使用pulsar-daemon命令行工具在后台启动一个bookie:
bin/pulsar-daemon start bookie
# 你可以使用BookKeeper shell的bookiesanity命令来验证bookie是否正常工作,.这个命令在本地bookie上创建一个新的分类账，写一些条目，读回来，最后删除分类账。
bin/bookkeeper shell bookiesanity
# 在您启动了所有的bookie之后，可以在任何bookie节点上使用BookKeeper shell的simpletest命令，以验证集群中的所有bookie都在运行。
bin/bookkeeper shell simpletest --ensemble <num-bookies> --writeQuorum <num-bookies> --ackQuorum <num-bookies> --numEntries <num-entries>

其他bookie服务器也是同样配置（但需修改本地地址）和启动。

部署Broker

设置了ZooKeeper，初始化了集群元数据，并启动了BookKeeper bookie，就可以部署代理了。

修改配置文件 vi conf/broker.conf

clusterName=pulsar-cluster
advertisedAddress=hadoop1
zookeeperServers=zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181
configurationStoreServers=zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181

# 启动broker，bin/pulsar broker为前台启动
./bin/pulsar-daemon start broker

其他broker服务器也是同样配置（但需修改本地地址）和启动。查看broker的列表

./bin/pulsar-admin brokers list pulsar-cluster 

Admin客户端和验证

# 可以配置客户端机器，这些客户端机器可以作为每个集群的管理客户端。可以使用conf/client.conf配置文件配置admin客户端。
serviceUrl=http://hadoop1:8080/

• 创建租户

bin/pulsar-admin tenants create itxs-tenant \
--allowed-clusters pulsar-cluster \
--admin-roles test-admin-role

• 创建namespace命名空间

bin/pulsar-admin namespaces create itxs-tenant/myns

• 测试生产者和消费者

# 启动一个消费者，在主题上创建一个订阅并等待消息:
bin/pulsar-perf consume persistent://itxs-tenant/myns/test-topic1
# 启动一个生产者，以固定的速率发布消息，并每10秒报告一次统计数据:
bin/pulsar-perf produce persistent://itxs-tenant/myns/test-topic1
# 报告主题统计信息:
bin/pulsar-admin topics stats persistent://itxs-tenant/myns/test-topic1

生产者的日志如下

消费者的日志如下

主题统计信息的日志如下

Tiered Storage(层级存储)

概述

Pulsar的分层存储特性允许将旧的积压数据从BookKeeper转移到长期和更便宜的存储中，同时允许客户端访问积压数据。

以流的方式永久保留原始数据，分区容量不再限制，充分利用云存储或现在廉价存储（例如HDFS）,数据统一，客户端无需关心数据究竟存在哪里。

• 第一级：通过BookKeeper 预写日志
• 第二级： Pulsar broker，可用于追尾读。提交消息后，可以直接将消息发给所有与此 topic 相关的订阅者，而不必使用磁盘。
• 第三级： BookKeeper 节点上的 ledger 存储磁盘。将消息写入 BookKeeper 节点上的日志时，同时也写入到定期 flush 的 ledger 存储磁盘的内存缓冲区。BookKeeper 节点使用此磁盘提供读操作。
  • 在 Pulsar 中，从内存缓冲区读消息很少见。追尾 consumer 通常直接从 Pulsar 的缓存中读消息。追赶 consumer 通常请求很早之前的消息，因此这些消息一般不存储在内存缓冲区。Ledger 存储磁盘服务于追赶读。Ledger 存储磁盘采用的存储消息的格式不仅保证在同一 topic 上尽可能按顺序读取，还优化了在同一磁盘上存储多个不同 topic 的能力。由于 ledger 存储磁盘与日志磁盘相互隔离，读操作不会影响日志磁盘中按顺序写入的性能。
  • 如果为 Pulsar 配置了“分层存储”，则最后一级缓存为长期存储。分层存储允许用户对 topic backlog 中的较旧部分采用更节约成本的存储形式。分层存储利用了消息的不可变性，但粒度更大，因为在长期存储中单独存储每条消息会很浪费空间。Pulsar topic 日志由分片组成，每个分片默认对应一个包含 50000 条消息的序列。活跃分片只有一个，活跃分片之前的分片将关闭。当分片关闭时，无法继续添加新消息。假定分片中的单条消息不可变，并且单条消息的偏移量不可变，则此分片不可变。因此可以复制不可变对象到想要的任何位置。
  • 要在 Pulsar 中使用分层存储，用户必须使用基于时间或基于大小的策略来配置 topic 命名空间以卸载分片。当命名空间中的 topic 达到策略中定义的阈值时，Pulsar broker 将 topic 日志中最旧的分片复制到长期存储中，直到该 topic 低于策略阈值。经过一段时间后，Pulsar 从 BookKeeper 中删除原来的分片，以释放磁盘空间。
• 第四级：Pulsar 支持将 Amazon S3 和 S3 兼容的对象存储用于长期存储，也支持 Azure 存储，并且从 Pulsar 2.2.0 起支持谷歌云存储。

支持分级存储

• 分级存储使用Apache jclouds支持Amazon S3、GCS(谷歌云存储)、Azure和阿里云OSS进行长期存储。
• 分级存储使用Apache Hadoop支持文件系统进行长期存储

何时使用

当你有一个主题，并且你想要在很长一段时间内保持一个很长的待办事项列表时，应该使用分层存储。例如，如果有一个包含用于训练推荐系统的用户操作的主题，希望长时间保留该数据，以便在更改推荐算法时可以根据完整的用户历史重新运行它。

工作原理

Pulsar中的主题由日志支持，称为托管分类账。这个日志由一个有序的段列表组成。脉冲星只写入日志的最后一段。所有之前的片段都是密封的。段内的数据是不可变的。这被称为面向段的体系结构。

• 分层存储卸载机制利用了面向段的架构。当请求卸载时，日志段被逐个复制到分级存储中。写入分级存储的日志的所有段(除了当前段)都可以卸载。
• 写入BookKeeper的数据默认复制到3台物理机上。然而，一旦一个段被密封在BookKeeper中，它就变得不可变，可以复制到长期存储中。长期储存有潜力实现显著的成本节约。
• 在将分类帐卸载到长期存储之前，您需要为云存储服务配置桶、凭据和其他属性。此外，Pulsar使用多部分对象上传分段数据，代理可能会在上传数据时崩溃。建议为bucket添加一个生命周期规则，使其在一天或两天后过期未完成的多部分上传，以避免为未完成的上传收取费用。此外，可以手动(通过REST API或CLI)或自动(通过CLI)触发卸载操作。
• 在将分类账卸载到长期存储后，仍然可以使用Pulsar SQL查询卸载的分类账中的数据。

了解层级存储的基础知识后本篇先到此，下一篇将实战介绍层级存储、Pulsar IO、Pulsar Functions、Pulsar SQL、Transactions的操作和示例演示。

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