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ZooKeeper 概述
Zookeeper 是一个开源的分布式服务协调框架,由Apache软件基金会开发和维护。以下是对Zookeeper的主要概述:
-
设计目标:
- 提供分布式环境中的数据一致性。
- 为分布式应用程序提供协调服务。
- 简化复杂分布式系统的构建和管理。
-
功能特性:
- 数据模型:Zookeeper使用一个树形结构的数据模型(Znode),每个节点可以存储数据并具有版本号。
- 一致性保证:Zookeeper保证在客户端看到的数据是一致的,提供顺序一致性、原子性和单一系统映像等特性。
- 分布式锁:通过临时节点和 watches(监视器)机制,Zookeeper可以实现分布式锁,确保在分布式环境中对共享资源的互斥访问。
- 集群管理:Zookeeper可以用于管理集群中的节点,如监控节点状态、动态加入或移除节点。
- 配置管理:应用程序可以在Zookeeper中存储和获取配置信息,使得配置变更能够快速传播到所有相关节点。
- 命名服务:Zookeeper可以作为命名服务,为分布式系统中的资源提供唯一的标识符。
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工作原理:
- Zookeeper集群由一组相互协作的服务器组成,这些服务器共同维护一个具有相同数据副本的内存数据库。
- 客户端与Zookeeper集群进行交互,读取数据、写入数据或者注册 watches以监听数据变化。
- Zookeeper通过投票机制实现容错和领导选举,确保在部分服务器故障时仍能提供服务。
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应用场景:
- 在Hadoop和HBase等大数据处理框架中,Zookeeper用于管理集群状态和协调任务。
- 作为服务发现工具,帮助微服务架构中的服务注册和发现。
- 在分布式消息队列系统中,如Kafka,用于Broker和Consumer的协调。
总的来说,Zookeeper在分布式系统中扮演着关键的角色,通过提供可靠的数据管理和协调服务,简化了分布式应用程序的开发和运维。
选举机制
1)集群中半数以上机器存活,集群可用。所以 Zookeeper 一般安装奇数台服务器,因为假设有 2N + 1 台机器只要 N + 1 台存活,集群就可用,再加一台也还是 N + 1 台,并不会提高集群可用性能,浪费资源。
2)服务器具有4
种状态,分别是LOOKING
、FOLLOWING
、LEADING
、OBSERVING
。
LOOKING
:寻找Leader
状态。当服务器处于该状态时,当前集群中没有Leader
,因此需要进入Leader
选举状态。FOLLOWING
:跟随者状态。表明当前服务器角色是Follower
。LEADING
:领导者状态。表明当前服务器角色是Leader
。OBSERVING
:观察者状态。表明当前服务器角色是Observer
,Observer
不参与投票和选举过程。
3)选举过程:假设有五台服务器组成的 Zookeeper 集群,它们的 id 从 1 - 5。如果这些服务器依序启动**(第一次启动)**
- 服务器 1 启动,发起选举
- 服务器先投给自己一票,然后判断是否过半,显然不够,选举无法完成,服务器 1 状态保持为
LOOKING
;
- 服务器先投给自己一票,然后判断是否过半,显然不够,选举无法完成,服务器 1 状态保持为
- 服务器 2 启动,发起选举
- 服务器 2 先投给自己一票,然后与最开始启动的服务器 1 进行通信,互相交换自己的选举结果,
id
值更大的服务器 2 胜出,服务器 1 将选票改投给 服务器 2 ,此时服务器 1 有 0 票,服务器 2 有 2 票,还不够半数,选举无法完成,服务器状态 1、2 保持为LOOKING
;
- 服务器 2 先投给自己一票,然后与最开始启动的服务器 1 进行通信,互相交换自己的选举结果,
- 服务器 3 启动,发起选举
- 服务器 3 先投给自己一票,根据上述方法同理服务器 1、2 都会改投服务器 3 ,此时服务器 1 有 0 票,服务器 2 有 0 票,服务器 3 有 3 票,(3/5) 超过半数,服务器 3 当选为
Leader
。服务器状态 1、2 更改状态为FOLLOWDING
,服务器 3 更改状态为LEADING
;
- 服务器 3 先投给自己一票,根据上述方法同理服务器 1、2 都会改投服务器 3 ,此时服务器 1 有 0 票,服务器 2 有 0 票,服务器 3 有 3 票,(3/5) 超过半数,服务器 3 当选为
- 服务器 4 启动,发起选举
- 服务器先投给自己一票,此时已经存在
Leader
了,服务器 1、2、3 不会再改投了。所以投票结果为:服务器 3 有 3 票,服务器 4 有 1 票。服务器 4 服从多数,更改状态为FOLLOWING
;
- 服务器先投给自己一票,此时已经存在
- 服务器 5 启动,发起选举
- 与服务器 4 同理,更改状态为
FOLLOWING
。
- 与服务器 4 同理,更改状态为
搭建前准备
下载地址:Index of /dist/zookeeper (apache.org)
文档地址:Apache ZooKeeper
这里选择 Zookeeper-3.5.7
版本进行搭建,自行配置 JDK7
或更高版本
分布式配置
分布式配置与伪分布式配置,主要有以下区别,其余配置均相同:
- 伪分布式所使用的端口必须不同,分布式端口可以相同。
- 伪分布式统一使用一个
IP
,分布式需要根据当前网络IP
配置。
以下为分布式与伪分布式配置对比(以3
个服务器节点为例):这里选择分布式配置
配置 | 伪分布式 | 分布式 |
---|---|---|
clienPort |
2181;2182;2183 |
2181;2181;2181 |
server.1 |
127.0.0.1:2888:3888 |
hadoop102:2888:3888 |
server.2 |
127.0.0.1:2889:3889 |
hadoop103:2888:3888 |
server.3 |
127.0.0.1:2890:3890 |
hadoop104:2888:3888 |
分布式安装
先在 hadoop102 上操作最后分发文件,改个 myid 就行,也可以使用 MultiExec 功能一次向所有终端发送命令
解压缩并重命名
sh
tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz -C /opt/
mv /opt/apache-zookeeper-3.5.7-bin /opt/zookeeper-3.5.7
配置环境
sh
vim /etc/profile.d/zookeeper.sh
添加下述内容:
sh
export ZOOKEEPER_HOME=/opt/zookeeper-3.5.7
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin
更新环境变量
sh
source /etc/profile
配置服务器编号
hadoop102 的 myid 设置为 1 ,hadoop103 为 2 ,hadoop104 为 3
sh
mkdir -p $ZOOKEEPER_HOME/tmp/data
echo 1 > $ZOOKEEPER_HOME/tmp/data/myid
配置文件
把 $ZOOKEEPER_HOME/conf
这个目录下的 zoo_sample.cfg
复制为 zoo.cfg
sh
cp $ZOOKEEPER_HOME/conf/zoo_sample.cfg $ZOOKEEPER_HOME/conf/zoo.cfg
修改配置
sh
vim $ZOOKEEPER_HOME/conf/zoo.cfg
修改数据存储路径
sh
dataDir=/opt/zookeeper-3.5.7/tmp/data
添加下述配置
ini
server.1=hadoop102:2888:3888
server.2=hadoop103:2888:3888
server.3=hadoop104:2888:3888
下述配置参数含义
ini
server.A=B:C:D
- A 数字,表示这个是第几号服务器;即集群模式下配置的
myid
; - B 服务器的
IP
地址; - C 服务器与集群中的
Leader
服务器交换信息的端口; - D 当集群中的
Leader
服务器挂了,需要重新选举出一个新的Leader
时,在这个端口进行服务器相互通信; - 2181:对外提供服务端口;
- 2888:内部数据同步端口;
- 3888:
Leader
挂了,重新选举端口。
集群分发 zookeeper
目录和配置文件
sh
xsync $ZOOKEEPER_HOME
xsync /etc/profile.d/zookeeper.sh
最后不要忘记去 hadoop102,hadoop104 上将 myid 改为 2,3 ,其他集群如果使用 $ZOOKEEPER_HOME
需要先 source /etc/profile
更新一下环境变量
sh
[user@hadoop103 ~]$ echo 2 > $ZOOKEEPER_HOME/tmp/data/myid
[user@hadoop104 ~]$ echo 3 > $ZOOKEEPER_HOME/tmp/data/myid
操作集群
在每个服务器上启动 Zookeeper
sh
[user@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ zkServer.sh start
[user@hadoop103 zookeeper-3.5.7]$ zkServer.sh start
[user@hadoop104 zookeeper-3.5.7]$ zkServer.sh start
使用 jpsall
查看进程,QuorumPeerMain
就是 Zookeeper
集群的启动入口类,用来加载配置启动 QuorumPeer
线程的
sh
[user@hadoop102 ~]$ ./jpsall
=============== hadoop102 ===============
11507 QuorumPeerMain
12988 Jps
=============== hadoop103 ===============
14498 Jps
12887 QuorumPeerMain
=============== hadoop104 ===============
12471 Jps
11086 QuorumPeerMain
查看集群状态,按照半数选举机制三个服务器中第二个启动的集群就是 Leader
sh
[user@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ zkServer.sh status
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: follower
[user@hadoop103 zookeeper-3.5.7]$ zkServer.sh status
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: leader
[user@hadoop104 zookeeper-3.5.7]$ zkServer.sh status
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: follower
此时可以尝试将 hadoop103
断掉按照投票机制应当是 hadoop104
当选 Leader
编写脚本
sh
vim zk.sh
给执行权限
sh
chmod 777 zk.sh
添加如下内容:
sh
#!/bin/bash
if [ $# -lt 1 ]
then
echo "No Args Input..."
exit ;
fi
case $1 in
"start")
echo "=========== 启动 zookeeper 集群 ==========="
echo "------------- hadoop102 -----------------"
ssh hadoop102 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh start"
echo "------------- hadoop103 -----------------"
ssh hadoop103 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh start"
echo "------------- hadoop104 -----------------"
ssh hadoop104 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh start"
;;
"stop")
echo "=========== 关闭 zookeeper 集群 ==========="
echo "------------- hadoop102 -----------------"
ssh hadoop102 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh stop"
echo "------------- hadoop103 -----------------"
ssh hadoop103 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh stop"
echo "------------- hadoop104 -----------------"
ssh hadoop104 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh stop"
;;
"status")
echo "=========== 查看 zookeeper 状态 ==========="
echo "------------- hadoop102 -----------------"
ssh hadoop102 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh status"
echo "------------- hadoop103 -----------------"
ssh hadoop103 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh status"
echo "------------- hadoop104 -----------------"
ssh hadoop104 "$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh status"
;;
*)
echo "Input Args Error..."
;;
esac
运行脚本
1)启动 zookeeper 集群
sh
./zk.sh start
=========== 启动 zookeeper 集群 ===========
------------- hadoop102 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
------------- hadoop103 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
------------- hadoop104 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
2)查看集群各服务器状态
sh
./zk.sh status
=========== 查看 zookeeper 状态 ===========
------------- hadoop102 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: follower
------------- hadoop103 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: leader
------------- hadoop104 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: follower
3)关闭 zookeeper
集群
sh
./zk.sh stop
=========== 关闭 zookeeper 集群 ===========
------------- hadoop102 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Stopping zookeeper ... STOPPED
------------- hadoop103 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Stopping zookeeper ... STOPPED
------------- hadoop104 -----------------
/usr/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Stopping zookeeper ... STOPPED