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서버구축 (WEB,DB)

분산 애플리케이션 코디네이션 용도로 Zookeeper 시스템 구성

by 날으는물고기 2023. 12. 7.

분산 애플리케이션 코디네이션 용도로 Zookeeper 시스템 구성

ZooKeeper: Definition, Types, Architecture, Benefits, More

Zookeeper는 분산 환경에서 시스템 간의 조정 및 동기화를 담당하는 오픈 소스 분산 서비스입니다. 주로 대규모 분산 시스템에서의 데이터 관리, 복제, 선택, 리더 선출 등의 작업을 처리합니다. 이는 클러스터 내 각 노드 간의 정보를 안전하게 유지하고 서비스의 일관성을 보장하는 데 중요합니다.

 

Zookeeper의 주요 특징

  1. Coordination Service: Zookeeper는 여러 서버 간의 조정 및 동기화 서비스를 제공하여 데이터 일관성을 유지합니다.
  2. Atomic Broadcast: Zookeeper는 데이터를 일관되게 배포하는 데 사용되는 원자적 브로드캐스트 메커니즘을 제공합니다.
  3. Consensus: Zookeeper는 분산 시스템에서의 일관성을 위해 투표 기반의 합의 알고리즘을 사용합니다.

일반적으로 ZooKeeper는 분산 시스템에서 조정 및 동기화를 위한 분산 코디네이션 서비스로 사용됩니다. ZooKeeper는 분산 환경에서 발생할 수 있는 다양한 문제를 해결하기 위해 설계되었습니다. 주로 다음과 같은 목적으로 사용됩니다.

  1. 분산 시스템의 코디네이션: 여러 노드 간의 작업을 조정하고 동기화하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 여러 서버 간에 리더를 선택하거나, 노드 간의 동기화된 설정 관리 등이 포함될 수 있습니다.
  2. 분산 환경에서의 잠금 관리: 여러 클라이언트가 동시에 데이터를 업데이트하려고 할 때 데이터 일관성을 보장하기 위해 사용될 수 있습니다.
  3. 네임 서비스: 분산 시스템에서 사용되는 서버, 노드 또는 자원의 네임 스페이스를 제공할 수 있습니다.
  4. 분산 큐의 일부로 사용: 분산 환경에서 이벤트 처리 및 메시지 큐 시스템과 통합하여 사용될 수 있습니다.

ZooKeeper는 일반적으로 데이터베이스처럼 구조화된 데이터를 저장하거나 질의하기 위한 목적으로 사용되는 것은 아닙니다. 대신, 주로 간단한 데이터 구조를 사용하여 상태 및 구성 정보를 저장하고 관리하는 데 중점을 둡니다. 그리고 이러한 정보를 이용하여 분산 시스템의 조정 및 동기화를 수행합니다.

 

Zookeeper 구축 단계

  1. 시스템 요구 사항 확인
    • Java Runtime Environment (JRE) 설치
    • 호환되는 운영 체제 (Linux, Windows 등)
  2. Zookeeper 다운로드
    • Apache Zookeeper 공식 웹사이트(https://zookeeper.apache.org/)에서 최신 버전의 Zookeeper를 다운로드합니다.
  3. 설정 파일 작성
    • zoo.cfg와 같은 구성 파일을 작성하여 Zookeeper의 설정을 정의합니다.
    • 주요 설정 사항은 데이터 디렉터리, 클라이언트 및 서버 포트, 동기화 관련 설정 등이 있습니다.
  4. 데이터 디렉터리 생성
    • Zookeeper가 데이터를 저장할 디렉터리를 만듭니다. 이 디렉터리는 dataDir 설정으로 지정됩니다.
  5. Zookeeper 서버 시작
    • 각 서버에서 Zookeeper를 시작합니다.
    • 명령행에서 bin/zkServer.sh start (Linux) 또는 bin\zkServer.cmd (Windows)를 사용하여 Zookeeper 서버를 시작할 수 있습니다.
  6. 클라이언트 연결
    • Zookeeper 클라이언트를 구현하고 서버에 연결합니다.
    • Zookeeper API를 사용하여 데이터를 생성, 읽기, 쓰기 및 감시할 수 있습니다.
  7. 앙상블 구축 (선택 사항)
    • 여러 Zookeeper 서버로 구성된 앙상블을 구축하여 고가용성과 내결함성을 확보할 수 있습니다.
    • 앙상블에서는 서버 간의 통신을 위해 독립적인 네트워크 및 서버 ID가 필요합니다.
  8. 테스트 및 모니터링
    • 구성이 완료된 후 시스템을 테스트하고 모니터링하여 안정적인 운영을 확인합니다.
    • Zookeeper의 클러스터 상태 및 성능을 모니터링하는 도구를 활용할 수 있습니다.

이러한 단계를 따라가면 Zookeeper를 구축하고 관리하는 데 필요한 기본적인 지식을 얻을 수 있습니다.

Docker를 사용한 Zookeeper 구성

  1. Docker 이미지 다운로드 
    docker pull zookeeper
  2. Docker 컨테이너 실행 
    docker run --name my-zookeeper -p 2181:2181 -d zookeeper
    my-zookeeper는 컨테이너의 이름입니다.
    -p 2181:2181은 호스트의 2181 포트와 컨테이너의 2181 포트를 매핑합니다.
  3. Docker 컨테이너에 연결
    Zookeeper 명령을 실행하려면 컨테이너에 연결합니다. 
    docker exec -it my-zookeeper /bin/bash

Kubernetes를 사용한 Zookeeper 구성

  1. Zookeeper YAML 파일 작성 (zookeeper.yaml) 
    apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: zookeeper
spec:
  replicas: 3
  serviceName: zookeeper
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper
  template:
    metadata:
      labels:
        app: zookeeper
    spec:
      containers:
      - name: zookeeper
        image: zookeeper
        ports:
        - containerPort: 2181
        env:
        - name: ZOO_MY_ID
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.uid
  2. Kubernetes 클러스터에 배포 
    kubectl apply -f zookeeper.yaml
  3. Pod 및 Service 확인
    모든 Pod이 실행 중이고 Service가 생성되었는지 확인합니다. 
    kubectl get pods
kubectl get services
  4. Zookeeper 클러스터 상태 확인
    zkCli.sh를 사용하여 Zookeeper 클러스터 상태를 확인합니다. 
    kubectl exec -it zookeeper-0 -- zkCli.sh

이러한 단계를 따르면 Docker와 Kubernetes에서 Zookeeper를 간단하게 설정하고 실행할 수 있습니다. 필요에 따라 YAML 파일을 조정하여 클러스터를 조절하거나 다양한 설정을 추가할 수 있습니다.

 

일반적으로 ZooKeeper 내부를 직접 확인하거나 관리하는 것은 운영 중인 시스템에서는 권장되지 않습니다. ZooKeeper는 주로 분산 시스템에서의 조정 및 동기화를 담당하는데 사용되며, 이를 위해 내부적으로 복잡한 동작 및 알고리즘을 수행합니다. 일반적으로 이런 작업은 시스템 관리자나 개발자가 아닌 ZooKeeper 클라이언트를 통해 이루어집니다. ZooKeeper에 연결하려면 다음과 같이 진행합니다.

  1. zkCli.sh 실행:
    • ZooKeeper가 설치된 디렉토리로 이동합니다.
    • 터미널에서 다음 명령어를 실행하여 zkCli.sh를 실행합니다. 
      ./bin/zkCli.sh -server <ZooKeeper 서버 주소:포트>
      예를 들면: 
      ./bin/zkCli.sh -server localhost:2181
  2. ZooKeeper 노드 확인:
    • 연결 후에는 다양한 명령어를 사용하여 ZooKeeper 노드의 정보를 확인할 수 있습니다.
    • 예를 들어, 모든 노드를 나열하려면: 
      ls /
    • 특정 경로의 데이터를 확인하려면: 
      get /path/to/node
  3. quit 명령으로 종료:
    • 작업이 끝나면 quit 명령을 사용하여 zkCli.sh를 종료합니다.

이렇게 하면 ZooKeeper에 연결하고 정보를 확인할 수 있습니다.

 

Zookeeper와 연계하여 다양한 분산 시스템 및 메시징 시스템을 구축할 수 있습니다. 여기에는 Apache Kafka를 비롯한 몇 가지 대표적인 소프트웨어들이 있습니다.

  1. Apache Kafka
    • 설명: Kafka는 대량의 데이터를 안정적으로 처리하는 분산 스트리밍 플랫폼입니다. 주로 대규모 데이터 스트림의 수집, 저장, 처리에 사용되며, 신속한 메시지 전달과 내결함성을 제공합니다.
    • Zookeeper와의 연계: Kafka는 분산 환경에서 브로커의 상태 관리와 리더 선출 등을 위해 Zookeeper를 사용합니다.
  2. Hadoop
    • 설명: Hadoop은 대규모 데이터 세트를 분산 저장하고 처리하는 데 사용되는 오픈 소스 프레임워크입니다. Hadoop은 MapReduce 프로그래밍 모델을 기반으로 하며, HDFS (Hadoop Distributed File System)를 통해 데이터를 저장합니다.
    • Zookeeper와의 연계: Hadoop 클러스터의 네임노드와 데이터노드의 상태 관리를 위해 Zookeeper를 사용할 수 있습니다.
  3. HBase
    • 설명: HBase는 Hadoop 분산 파일 시스템 (HDFS) 상에 대량의 구조화된 데이터를 저장하고 처리하는 NoSQL 데이터베이스입니다. HBase는 높은 읽기 및 쓰기 처리량을 제공하며, Hadoop과 통합하여 사용됩니다.
    • Zookeeper와의 연계: HBase는 분산된 서버 간의 동기화 및 리더 선출을 위해 Zookeeper를 사용합니다.
  4. Apache Storm
    • 설명: Storm은 대규모 실시간 데이터 처리를 위한 분산 스트리밍 데이터 처리 시스템입니다. Storm은 복잡한 데이터 처리 작업을 실시간으로 수행할 수 있도록 도와줍니다.
    • Zookeeper와의 연계: Storm은 분산된 작업 처리 및 작업 간의 조정을 위해 Zookeeper를 사용합니다.
  5. Apache Solr
    • 설명: Solr는 오픈 소스 검색 플랫폼으로, 대용량 텍스트 데이터의 색인 작업 및 검색을 위한 기능을 제공합니다. Solr는 빠른 검색 및 풀 텍스트 검색을 지원합니다.
    • Zookeeper와의 연계: Solr 클러스터의 상태 관리와 노드 간의 협력을 위해 Zookeeper를 사용할 수 있습니다.

이러한 소프트웨어들은 대규모 및 분산 시스템에서 안정적이고 확장 가능한 서비스를 구축하는 데에 활용됩니다. Zookeeper는 이러한 시스템에서의 조정 및 동기화를 지원하여 안정성과 일관성을 제공합니다.

 

ZooKeeper는 분산 환경에서 사용되는 코디네이션 서비스로, 주로 분산 시스템에서의 구성 관리, 동기화, 네이밍 서비스 등에 활용되는데, 분산 시스템에서 Apache Curator 라이브러리를 사용하여 ZooKeeper를 통해 설정을 관리하는 방법을 살펴봅니다.

  1. ZooKeeper 설치
    • ZooKeeper를 설치하고 실행합니다.
  2. ZooKeeper에 설정 정보 저장
    • 예를 들어, /config 경로에 분산 시스템의 설정 정보를 저장합니다.
    $ zkCli.sh
> create /config myapp_config_data
  3. Apache Curator 라이브러리 추가
    • 프로젝트에 Apache Curator 라이브러리를 추가합니다. Maven을 사용하는 경우, 다음과 같이 의존성을 추가합니다.
    <dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>4.3.0</version>
</dependency>
  4. ZooKeeper와의 연동을 위한 Curator Framework 초기화
    • ZooKeeper와의 연동을 위해 Curator Framework를 초기화합니다.
    CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient("localhost:2181", new ExponentialBackoffRetry(1000, 3));
client.start();
  5. ZooKeeper에서 설정 정보 읽기
    • ZooKeeper에서 설정 정보를 읽어오는 코드를 작성합니다.
    String configPath = "/config";
byte[] configData = client.getData().forPath(configPath);
String configValue = new String(configData);
System.out.println("Config Value: " + configValue);
  6. 설정 변경 감지 및 업데이트
    • ZooKeeper의 설정이 변경될 때마다 알림을 받아 업데이트하는 코드를 작성합니다.
    NodeCache nodeCache = new NodeCache(client, configPath);
nodeCache.getListenable().addListener(() -> {
    byte[] updatedData = nodeCache.getCurrentData().getData();
    String updatedValue = new String(updatedData);
    System.out.println("Config Updated: " + updatedValue);
});
nodeCache.start();
  7. 예외 처리 및 종료 처리 추가
    • 적절한 예외 처리와 자원 해제 코드를 추가합니다.
    // 예외 처리
try {
    // ...
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 클라이언트 종료
    client.close();
}

이렇게 구성된 코드는 ZooKeeper를 사용하여 분산 환경에서 설정 정보를 관리하고, 설정이 변경될 때마다 시스템이 적절히 대응할 수 있도록 합니다. 위 예시는 Java와 Curator을 사용한 것이며, 다른 언어 및 라이브러리에서도 비슷한 개념을 적용할 수 있습니다. 설정 관리 이외에도 ZooKeeper는 분산 락, 이벤트 처리 등 다양한 분산 시스템 시나리오에 사용될 수 있습니다.

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