【ELFK】之zookeeper

本章主要内容:

1、zookeeper简介

2、zookeeper工作机制

3、zookeeper数据结构

4、应用场景

5、选举机制

6、非第一次启动选举机制

7、zookeeper部署实验

一、zookeeper简介

zookeeper是一个开源的分布式的,为分布式框架提供协调服务的Apache项目。

管理节点服务器,完成对节点的调用。

至少三台主机,且主机数为奇数。

kafka是不可以脱离zookeeper进行单独使用,因为kafka是利用zookeeper来进行管理的

来管理调用kafka各个节点。

二、工作机制

2.1

zookeeper=文件系统+通知机制

服务器上线会先到zookeeper中进行注册,把服务器的所有信息放入zookeeper当中。

zookeeper中有了服务器的数据后会告诉客户端服务器上新了,客户端会获取到服务器列表中的数据并对服务器注册监听。

服务器上线下线有通知机制,通知客户端服务器的上下线。

2.2、zookeeper特点

1、zookeeper:一个领导者(leader),多个追随者(follower)组成的集群。

2、zookeeper集群中只要有半数以上节点存活,zookeeper集群就能正常服务。所以zookeeper适合按照奇数台服务器。

3、全局数据一致性:每个服务器保存一份相同的数据副本,客户端无论连接端哪个服务器,数据都是一致的。

4、更新请求顺序执行,来自同一个客户端的请求按其发送顺序依次执行,即先进先出。

5、实时性,在一定时间范围内,客户端能读到最新数据。

6、数据更新原子性,即一次数据更新要么成功,要么失败。

三、zookeeper的数据结构

和linux系统类似,整体上可以看作一棵树,每个节点称作一个zNode。

每一个zNode默认能够存储1MB的数据,每个zNode都可以通过其路径唯一标识。

四、应用场景

提供的服务包括:统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等。

4.1、统一命名服务

在分布式环境下,经常需要对应用/服务进行统一命名,便于识别。例如:IP不容易记住,而域名容易记住。

4.2、统一配置管理

(1)分布式环境下,配置文件同步非常常见。一般要求一个集群中,所有节点的配置信息是一致的,比如Kafka集群。对配置文件修改后,希望能够快速同步到各个节点上。

(2)配置管理可交由ZooKeeper实现。可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode。各个客户端服务器监听这个Znode。一旦 Znode中的数据被修改,ZooKeeper将通知各个客户端服务器。

4.3、统一集群管理

(1)分布式环境中,实时掌握每个节点的状态是必要的。可根据节点实时状态做出一些调整。

(2)ZooKeeper可以实现实时监控节点状态变化。可将节点信息写入ZooKeeper上的一个ZNode。监听这个ZNode可获取它的实时状态变化。

4.4、服务器动态上下线

客户端能实时洞察到服务器上下线的变化。

4.5、软负载均衡

在Zookeeper中记录每台服务器的访问数,让访问数最少的服务器去处理最新的客户端请求。

五、zookeeper选举机制

zookeeper的选举机制分为 1,第一次启动选举机制 2,非第一次启动选举机制

●第一次启动选举机制

(1)服务器1启动 ,发起一次选举。服务器1投自己一票。此时服务器1票数一票,不够半数以上(3票),选举无法完成,服务器1状态保持为LOOKING;

(2)服务器2启动 ,再发起一次选举。服务器1和2分别投自己一票并交换选票信息:
此时服务器1发现服务器2的myid比自己目前投票推举的(服务器1)大,更改选票为推举服务器2。

此时服务器1票数0票,服务器2票数2票,没有半数以上结果,选举无法完成,服务器1,2状态保持LOOKING

(3)服务器3启动 ,发起一次选举。此时服务器1和2都会更改选票为服务器3。
此次投票结果:服务器1为0票,服务器2为0票,服务器3为3票。此时服务器3的票数已经超过半数,服务器3当选Leader。
服务器1,2更改状态为FOLLOWING,服务器3更改状态为LEADING;

(4)服务器4启动 ,发起一次选举。此时服务器1,2,3已经不是LOOKING状态,不会更改选票信息。交换选票信息结果:服务器3为3票,服务器4为1票。此时服务器4服从多数,更改选票信息为服务器3,并更改状态为FOLLOWING;

(5)服务器5启动,同4一样当小弟。

六、非第一次启动选举机制

6.1、当ZooKeeper 集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时,就会开始进入Leader选举:

1)服务器初始化启动。

2)服务器运行期间无法和Leader保持连接。

6.2、而当一台机器进入Leader选举流程时,当前集群也可能会处于以下两种状态:

1)集群中本来就已经存在一个Leader。

对于已经存在Leader的情况,机器试图去选举Leader时,会被告知当前服务器的Leader信息,对于该机器来说,仅仅需要和 Leader机器建立连接,并进行状态同步即可。

2)集群中确实不存在Leader。

假设ZooKeeper由5台服务器组成,SID分别为1、2、3、4、5,ZXID分别为8、8、8、7、7,并且此时SID为3的服务器是Leader。

某一时刻,3和5服务器出现故障,因此开始进行Leader选举。

选举Leader规则:

1.EPOCH大的直接胜出

2.EPOCH相同,事务id大的胜出

3.事务id相同,服务器id大的胜出


SID:服务器ID。用来唯一标识一台ZooKeeper集群中的机器,每台机器不能重复,和myid一致。

ZXID:事务ID。ZXID是一个事务ID,用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻,集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致,这和ZooKeeper服务器对于客户端"更新请求"的处理逻辑速度有关。

Epoch:每个Leader任期的代号。没有Leader时同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票这个数据就会增加


七、zookeeper部署

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