结合docker做flask+kafka数据接口与压力测试

一、需求

需要做实时数据接入的接口、数据最终要写入库，要做到高并发，数据的完整，不丢失数据。

二、技术选型

1.因为只是做简单的接口，不需要复杂功能，所以决定用flask这个简单的python框架(因为做运维的作者只会python所以只能在python框架里找)；

2.要做到数据的实时性，考虑到数据落地入库可能io会延时比较大，所以决定数据通过接口先写入消息队列中间件kafka

（为什么用kafka因为kafka数据是顺序写文件，效率还可以，主要是的写入文件可以保证自定义时间内的数据不丢失；kafka可以做集群提高性能；kafka支持同一个group下多个消费程序对同一个topic处理;如果听不懂请自己学习kafka相关知识）

3.因为考虑到后期的快速部署与迁移问题，所以决定结合docker来做。（主要是为了装逼，再有就是回顾一下docker知识）

三、原理图

（条件可以的话，zookeeper+kafka也可以做成docker镜像，这里这样做是作者的服务器资源有限；也方便后面压力测试，所以各个程序都独立开）

四、操作过程

1.安装配置kafka

（1）、在服务器上先安装java环境yum install java-1.8.0-openjdk* –y

（2）、下载kafka包kafka_2.11-2.1.1.tgz;解压到指定目录下;

cd /data/kafka_2.11-2.1.1/目录

bin/zookeeper-server-start.sh –daemon config/zookeeper.properties &

配置kafka配置文件 config/server.properties开启listeners=PLAINTEXT://:9092（kafka监听0.0.0.0:9092端口不开启默认是localhost:9092）；添加delete.topic.enable=true（允许指定删除topic;默认为flase;kafka_2.11-2.1.1/bin/kafka-topics.sh --delete --zookeeper localhost:2181 --topic xxxx）；log.retention.hours=168（数据保留时间默认为168小时）；log.segment.bytes=1073741824（最大segment数据文件大小为1G；单位字节）；

开启kafka服务

bin/kafka-server-start.sh config/server.properties &

如果安装了nohup可以用nohup bin/kafka-server-start.sh config/server.properties & 开启不会在退出终端时退出程序。

（3）、netstat –tpln看到9092和2181都已经监听起来就OK再检查selinux是否关闭,iptables是否放通

2.制做nginx+uwsgi+flask的docker镜像

（1）、下载centos6.6的docker基础境像到docker;运行后安装nginx和python3（安装python3下载python3的tar包到服务器解压;创建目录/usr/local/python3;进入python3解压目录./configure --prefix=/usr/local/python3;make && make install ; ln –s /usr/local/python3/bin/python3 /usr/bin;ln –s /usr/local/python3/bin/pip3 /usr/bin）

（2）、安装uwsgi;pip3 install uwsgi；ln –s /usr/local/python3/bin/uwsgi /usr/bin;

（3）、安装flask;pip3 install flask;

（4）、安装python3 kafka相关包（pip3 install kakfa-python；pip3 install kafka [这个包方便在运行kafka-python下KafkaProducer方法时有错误话有报错输出，不然有问题是没有报错的坑死了]）

（5）、创建目录/data/webapi

（6）、在/etc/hosts下加上kafka服务器的hostname的解析；不然服务器是无法发消息到kafka的大坑原因:是从zookeeper获取broker的meta信息时候返回的不是IP而是hostname

（7）、配置启动nginx和uwsgi脚本startnguw.sh如下:

#!/bin/bash
sh /root/nginx_ops.sh start
nohup uwsgi /data/webapi/app.ini &
tail -f /dev/null

（注意nginx作者是脚本安装的，安装好就有nginx_ops.sh的启动脚本;app.ini是uwsgi的配置文件；tail –f /dev/null这个是方便用docker-compose启动加的不加用docker-compose启动的话就会有直重启docker）

（8）.配置/usr/local/nginx/config/vhosts/webapi.conf如下:

server {
        listen 4000;
        server_name 0.0.0.0;
 
        location / {
                include uwsgi_params;
                uwsgi_pass unix:/data/webapi/webapi.sock;
        }

}

（这里指定端口是4000；uwsgi是用的webapi.sock套接字，也可以用ip加端口具体看app.ini的uwsgi的配置文件是怎么配置的;）

以上配置好就可以通过docker commit –p 原docker名字新docker名字保存为新的包含新安装内容的docker镜像；如果有阿里cr.console.aliyun.com或hub.docker账号的可以命名为自己账号下的仓库名加版本号上传。

作者已经做好了；地址为 registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/wuxiaozy/nguwsgi:v0.2

3.在centos7服务器上配置docker-compose.yml通过docker-compose运行容器

（1）、在centos7上安装docker-compose

（2）、创建目录/usr/local/nguwsgi

（3）、创建文件docker-compose.yml内容如下:

version: '2'
services:
  nguw:
    image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/wuxiaozy/nguwsgi:v0.2
    container_name: nguwsgi01
    restart: always
    dns_search: .
    cap_add:
      - ALL
    volumes:
      - /data/webapi:/data/webapi
    ports:
      - 4000:4000
    networks:
      - luntan
    command:
      - /bin/bash
      - -c
      - |
        /bin/bash /root/startnguw.sh
networks:
  luntan:
    external: false

（注意：volumes为把centos7下的/data/webapi目录映射到nguwsgi01这个docker容器的/data/webapi目录前提是容器要有/data/webapi这个目录;port表示把docker容器的4000端口映射成本机的4000端口）

（4）、在centos7的/data/webapi目录下上传flask项目和app.ini uwsgi的配置文件

uwsgi配置文件如下:

[uwsgi]
base_dir = /data/webapi
chdir = /data/webapi
wsgi-file = myflask.py
callable = app
 
socket = %(base_dir)/webapi.sock
chmod-socket = 666
 
processes = 4
threads = 10
 
master = true
daemonize = %(base_dir)/chat.log
pidfile  = %(base_dir)/chat.pid

(注意myflask.py是flask的主启动文件；socker这个配置和nginx下webapi.conf配置的 uwsgi_pass有关，这里配置是webapi.sock话nginx配置也是webapi.sock;process和threads表示uwsgi开多少个进程，每个进程开多少个线程和uwgi的性能配置有关)

flask内容如下:

#from gevent import monkey
#monkey.patch_all()

from flask import Flask,render_template,request
from kafka import KafkaProducer
import json


#from gevent.pywsgi import WSGIServer


app = Flask(__name__)


@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello World!'

@app.route('/hello')
@app.route('/hello/<name>')
def hello(name=None):
    return render_template('hello.html',name=name)

@app.route('/user/<username>')
def show_user_profile(username):
    return "hello Mr %s"%(username)


@app.route('/financial_pro',methods=['GET','POST'])
def financial_pro():
    if request.method == 'POST':
        data = request.form
        producer = KafkaProducer(bootstrap_servers=['192.168.32.56:9092'],value_serializer=lambda v: json.dumps(v).encode("utf-8"))
        response = producer.send('financial_pro',data)
        producer.flush()
        print(response)
        return "OK"
    else:
        return "Methods Error"

if __name__ == '__main__':
    app.run(host="0.0.0.0",port=4000,threaded=True)
    #http_server = WSGIServer(('0.0.0.0',4000),app)
    #http_server.serve_forever()

（注意：/;/hello;/user/name;这些是测试网页；financial_pro是接口；在安装了flask的python3环境下python3 myflask.py是可以开启web服务的只是性能差高并发下会的数据丢失；也可以用gevent+flask开启性能也没有nginx+uwsgi高）

（5）、开启nguwsgi01这个docker容器

cd /usr/local/nguwsgi目录下动行 docker-compose up –d（如果docker-compose.yml文件名字不叫这个就要用docker-compose –f xxxx.yml up –d）

4.编写handler程序从kafka读取数据实现数据的落地;

内容如下：（python3编写需要pip3 install kafka-python）

from kafka import KafkaConsumer
import json
from multiprocessing import Pool
import time
import threading


##定义参数
#程序处理的接口
handler_API = ["identity_pro","financial_pro","internet_pro","social_pro","trip_pro","communication_pro"]
#不同接口处理程序group_id
gids = {"identity_pro":"ide_g","financial_pro":"fin_g","internet_pro":"int_g","social_pro":"soc_g","trip_pro":"tri_g","communication_pro":"com_g"}
#不同group_id下消费程序的数量
xf = {"identity_pro":1,"financial_pro":1,"internet_pro":1,"social_pro":1,"trip_pro":1,"communication_pro":1}
#kafka服务器地址和端口
kafka_servers=["192.168.32.56:9092"]
#各接口数据字段数
check_data = {"identity_pro":7,"financial_pro":4,"internet_pro":5,"social_pro":3,"trip_pro":3,"communication_pro":4}

class Handler(object):
    def __init__(self,handler_API,gids,xf,kafka_servers,check_data):
        self.hanapi = handler_API
        self.gids = gids
        self.xf = xf
        self.kafka_servers = kafka_servers
        self.check_data = check_data

    def conumers(self,api_name,kfksers):
        gid = self.gids[api_name]
        # eraliest为从最早的偏移量开始
        #con = KafkaConsumer(api_name,bootstrap_servers=[kfksers],auto_offset_reset="earliest",value_deserializer=json.loads)
        #auto_offset_reset默认为latest
        con = KafkaConsumer(api_name, bootstrap_servers=[kfksers], auto_offset_reset="latest",value_deserializer=json.loads)
        Tm = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
        for message in con:
            print("[%s] %s:%d:%d:key:%s"%(Tm,message.topic,message.partition,message.offset,message.key))
            data = message.value
            if int(self.check_data[api_name]) == len(data.keys()):
                print(data)
                with open("d:/%s.txt"%api_name,"a") as F:
                    F.write("[%s]--%s
"%(Tm,data))
                F.close()
            else:
                print("%s--数据字段不符合要求!!!"%data)
                with open("d:/%s.txt"%api_name,"a") as F:
                    F.write("[%s]--%s--%s"%(Tm,data,"数据字段数不符合要求！！！
"))
                F.close()

    def conumers_thread_num(self,api_name,kfksers):
        thread_num = int(self.xf[api_name])
        for i in range(thread_num):
            t = threading.Thread(target=conumers_wrapper,args=(self,api_name,kfksers))
            t.setDaemon(True)
            t.start()
            t.join()

    def multirun(self):
        p = Pool(5)
        for i in range(int(len(self.hanapi))):
            api_name = self.hanapi[i]
            kfksers = ",".join(self.kafka_servers)
            print("开启子进程%s"%i)
            p.apply_async(conumers_thread_num_wrapper,args=(self,api_name,kfksers))
        print('等待所有添加的进程运行完毕。。。')
        p.close()
        p.join()


def conumers_wrapper(cls_instance,api_name,kfksers):
    return cls_instance.conumers(api_name,kfksers)

def conumers_thread_num_wrapper(cls_instance,api_name,kfksers):
    return cls_instance.conumers_thread_num(api_name,kfksers)

if __name__ == "__main__":
    Hd = Handler(handler_API,gids,xf,kafka_servers,check_data)
    Hd.multirun()

（注意：脚本通过修改参数可以支持kafka集群和kafka 同一goup_id下多consumer消费进程；）

5.在服务器centos6.5 ip:192.168.32.183上ab压测

安装httpd-ab;yum install httpd-ab

压测命令:

time ab -c 100 -n 10000 -T 'application/x-www-form-urlencoded' -p /tmp/wx20191010.txt http://192.168.32.78:4000/financial_pro

/tmp/wx20191010.txt内容为test01=111&test02=222&test03=ccc&test04=ddd

（-c 100是100个并发; –n 10000是10000次请求；-T http头；-p是post数据文件）

测试结果：

python3 myflask.py的情况下 100个并发10000次请求；cpu 70%;耗时1m49秒；有大约500~600个数据丢失；

nginx+uwsgi+flask下(四个进程processes=4；4线程threads=4)；cpu 30%;耗时1m30秒；没有数据丢失；

nginx+uwsgi+flask下(四个进程processes=4；4线程threads=10)；cpu 60%;耗时49秒；没有数据丢失；