使用Apache Zookeeper分布式部署PHP应用程序

发布时间:2020-05-06 浏览次数:157

原文-en:Distributed application in PHP with Apache Zookeeper

原文-zh:使用Apache Zookeeper分布式部署PHP应用程序

使用Apache Zookeeper分布式部署PHP应用程序——爱可生


二次搬运,因中文翻译中代码有一小丢丢瑕疵,故重新整理了一下。


Apache Zookeeper是我最近遇到的最酷的技术,我是在研究Solr Cloud功能的时候发现的。Solr的分布式计算让我印象深刻。你只要开启一个新的实例就能自动在Solr Cloud中找到。它会将自己分派到某个分片中,并确定出自己是一个Leader(源)还是一个副本。不一会儿,你就可以在你的那些服务器上查询到了。即便某些服务器宕机了也可以继续工作。非常动态、聪明、酷。


将运行多个应用程序作为一个逻辑程序并不是什么新玩意。事实上,我在几年前就已写过类似的软件。这种架构比较让人迷惑,使用起来也费劲。为此Apache Zookeeper提供了一套工具用于管理这种软件。


为什么叫Zoo?“因为要协调的分布式系统是一个动物园”。


在本篇文章中,我将说明如何使用PHP安装和集成Apache ZooKeeper。我们将通过service来协调各个独立的PHP脚本,并让它们同意某个成为Leader(所以称作Leader选举)。当Leader退出(或崩溃)时,worker可检测到并再选出新的leader。


ZooKeeper是一个中性化的Service,用于管理配置信息、命名、提供分布式同步,还能组合Service。所有这些种类的Service都会在分布式应用程序中使用到。每次编写这些Service都会涉及大量的修bug和竞争情况。正因为这种编写这些Service有一定难度,所以通常都会忽视它们,这就使得在应用程序有变化时变得难以管理应用程序。即使处理得当,实现这些服务的不同方法也会使得部署应用程序变得难以管理。


虽然ZooKeeper是一个Java应用程序,但C也可以使用。这里就有个PHP的扩展,由Andrei Zmievski在2009创建并维护。你可以从PECL中下载,或从GitHub中直接获取PHP-ZooKeeper。

要使用该扩展你首先要安装ZooKeeper。可以从官方网站下载。

$ tar zxfv zookeeper-3.4.5.tar.gz
$ cd zookeeper-3.4.5/src/c
$ ./configure --prefix=/usr/
$ make
$ sudo make install

这样就会安装ZooKeeper的库和头文件。现在准备编译PHP扩展。

$ cd$ git clone https://github.com/andreiz/php-zookeeper.git
$ cd php-zookeeper
$ phpize
$ ./configure
$ make
$ sudo make install

将“zookeeper.so”添加到PHP配置中。

$ vim /etc/php5/cli/conf.d/20-zookeeper.ini

因为我不需要运行在web服务环境下,所以这里我只编辑了CLI的配置。将下面的行复制到ini文件中。

extension=zookeeper.so

使用如下命令来确定扩展是否已起作用。

$ php -m | grep zookeeper
zookeeper


现在是时候运行ZooKeeper了。目前唯一还没有做的是配置。创建一个用于存放所有service数据的目录。

$ mkdir /home/you-account/zoo
$ cd$ cd zookeeper-3.4.5/
$ cp conf/zoo_sample.cfg conf/zoo.cfg
$ vim conf/zoo.cfg

找到名为“dataDir”的属性,将其指向“/home/you-account/zoo”目录。

$ bin/zkServer.sh start
$ bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 14] create /test 1
Created /test[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 19] ls /[test, zookeeper]


此时,你已成功连到了ZooKeeper,并创建了一个名为“/test”的znode(稍后我们会用到)。ZooKeeper以树形结构保存数据。这很类似于文件系统,但“文件夹”(译者注:这里指非最底层的节点)又和文件很像。znode是ZooKeeper保存的实体。Node(节点)的说法很容易被混淆,所以为了避免混淆这里使用了znode。

因为我们稍后还会使用,所以这里我们让客户端保持连接状态。开启一个新窗口,并创建一个zookeeperdemo1.php文件。


<?php
class ZookeeperDemo extends Zookeeper {

 public function watcher( $i, $type, $key ) {
   echo "Insider Watcher\n";

   // Watcher gets consumed so we need to set a new one
   $this->get( '/test', array($this, 'watcher' ) );
 }
}
$zoo = new ZookeeperDemo('127.0.0.1:2181');$zoo->get( '/test', array($zoo, 'watcher' ) );
while( true ) {
 echo '.';
 sleep(2);}

现在运行该脚本。

$ php zookeeperdemo1.php


此处应该会每隔2秒产生一个点。现在切换到ZooKeeper客户端,并更新“/test”值。

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 20] set /test foo


这样就会静默触发PHP脚本中的“Insider Watcher”消息。怎么会这样的?


ZooKeeper提供了可以绑定在znode的监视器。如果监视器发现znode发生变化,该service会立即通知所有相关的客户端。这就是PHP脚本如何知道变化的。Zookeeper::get方法的第二个参数是回调函数。当触发事件时,监视器会被消费掉,所以我们需要在回调函数中再次设置监视器。


现在你可以准备创建分布式应用程序了。其中的挑战是让这些独立的程序决定哪个(是leader)协调它们的工作,以及哪些(是worker)需要执行。这个处理过程叫做leader选举,在ZooKeeper Recipes and Solutions你能看到相关的实现方法。


这里简单来说就是,每个处理(或服务器)紧盯着相邻的那个处理(或服务器)。如果一个已被监视的处理(也即Leader)退出或者崩溃了,监视程序就会查找其相邻(此时最老)的那个处理作为Leader。


在真实的应用程序中,leader会给worker分配任务、监控进程和保存结果。这里为了简化,我跳过了这些部分。

创建一个新的PHP文件,命名为worker.php。

<?php
class Worker extends Zookeeper {

 const CONTAINER = '/cluster';

 protected $acl = array(
                   array(
                     'perms' => Zookeeper::PERM_ALL,
                     'scheme' => 'world',
                     'id' => 'anyone' ) );
  private $isLeader = false;

 private $znode;

 public function __construct( $host = '', $watcher_cb = null, $recv_timeout = 10000 ) {
   parent::__construct( $host, $watcher_cb, $recv_timeout );
 }

 public function register() {
   if( ! $this->exists( self::CONTAINER ) ) {
     $this->create( self::CONTAINER, null, $this->acl );
   }

   $this->znode = $this->create( self::CONTAINER . '/w-',
                                 null,
                                 $this->acl,
                                 Zookeeper::EPHEMERAL | Zookeeper::SEQUENCE );

   $this->znode = str_replace( self::CONTAINER .'/', '', $this->znode );

   printf( "I'm registred as: %s\n", $this->znode );

   $watching = $this->watchPrevious();

   if( $watching == $this->znode ) {
     printf( "Nobody here, I'm the leader\n" );
     $this->setLeader( true );    }
   else {
     printf( "I'm watching %s\n", $watching );
   }
 }

 public function watchPrevious() {
   $workers = $this->getChildren( self::CONTAINER );
   sort( $workers );
   $size = sizeof( $workers );
   for( $i = 0 ; $i < $size ; $i++ ) {
     if( $this->znode == $workers[ $i ] ) {
       if( $i > 0 ) {
         $this->get( self::CONTAINER . '/' . $workers[ $i - 1 ], array( $this, 'watchNode' ) );
         return $workers[ $i - 1 ];
       }

       return $workers[ $i ];
     }
   }

   throw new Exception(  sprintf( "Something went very wrong! I can't find myself: %s/%s",
                         self::CONTAINER,
                         $this->znode ) );
 }

 public function watchNode( $i, $type, $name ) {
   $watching = $this->watchPrevious();
   if( $watching == $this->znode ) {
     printf( "I'm the new leader!\n" );
     $this->setLeader( true );
   }
   else {
     printf( "Now I'm watching %s\n", $watching );    }
 }

 public function isLeader() {
   return $this->isLeader;
 }

 public function setLeader($flag) {
   $this->isLeader = $flag;
 }

 public function run() {
   $this->register();

   while( true ) {
     if( $this->isLeader() ) {
       $this->doLeaderJob();
   }
   else {
     $this->doWorkerJob();
   }

     sleep( 2 );
   }
 }

 public function doLeaderJob() {
   echo "Leading\n";
 }

 public function doWorkerJob() {
   echo "Working\n";
 }
}
$worker = new Worker( '127.0.0.1:2181' );$worker->run();

打开至少3个终端,在每个终端中运行以下脚本:

# term1
$ php worker.php
I'm registred as: w-0000000001Nobody here, I'm the leader
Leading
# term2
$ php worker.php
I'm registred as: w-0000000002I'm watching w-0000000001
Working
# term3
$ php worker.php
I'm registred as: w-0000000003I'm watching w-0000000002
Working

现在模拟Leader崩溃的情形。使用Ctrl+c或其他方法退出第一个脚本。刚开始不会有任何变化,worker可以继续工作。后来,ZooKeeper会发现超时,并选举出新的leader。


虽然这些脚本很容易理解,但是还是有必要对已使用的Zookeeper标志作注释。

$this->znode = $this->create( self::CONTAINER . '/w-',            null,                              $this->acl,                              Zookeeper::EPHEMERAL | Zookeeper::SEQUENCE );

每个znode都是EPHEMERALSEQUENCE的。


EPHEMRAL代表当客户端失去连接时移除该znode。这就是为何PHP脚本会知道超时。SEQUENCE代表在每个znode名称后添加顺序标识。我们通过这些唯一标识来标记worker。


在PHP部分还有些问题要注意。该扩展目前还是beta版,如果使用不当很容易发生segmentation fault。比如,不能传入普通函数作为回调函数,传入的必须为方法。我希望更多PHP社区的同仁可以看到Apache ZooKeeper的好,同时该扩展也会获得更多的支持。


ZooKeeper是一个强大的软件,拥有简洁和简单的API。由于文档和示例都做的很好,任何人都可以很容易的编写分布式软件。让我们开始吧,这会很有趣的。


作者:李开宇
链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/20854620
来源:知乎

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