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小白学习记哈2024-04-15 18:30

目录

一、ZooKeeper是什么

二、ZooKeeper的工作机制

三、ZooKeeper特点

四、ZooKeeper数据结构

五、ZooKeeper应用场景

5.1统一命名服务

5.2统一配置管理

5.3统一集群管理

5.4服务器动态上下线

5.5软负载均衡

六、ZooKeeper的选举机制

6.1第一次启动选举机制

6.2非第一次启动选举机制

七、zookeeper集群部署

7.1环境准备

7.2下载安装包

[7.3安装 Zookeeper](#7.3安装 Zookeeper)

7.4修改配置文件

[7.5拷贝配置好的 Zookeeper 配置文件到其他机器上](#7.5拷贝配置好的 Zookeeper 配置文件到其他机器上)

7.6在每个节点上创建数据目录和日志目录

[7.7在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件](#7.7在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件)

[7.8配置 Zookeeper 启动脚本](#7.8配置 Zookeeper 启动脚本)

7.9设置开机自启

[7.10分别启动 Zookeeper](#7.10分别启动 Zookeeper)

7.11查看当前状态

一、ZooKeeper是什么

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

二、ZooKeeper的工作机制

Zookeeper从设计模式角度来理解：是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应。也就是说

Zookeeper = 注册中心+文件系统 + 通知机制

工作机制

1、每个服务端上线时需要到zookeeper集群注册信息

2、客户端从zookeeper集群获取在线服务端信息列表并监听

3、服务端上线下线时，zookeeper需要更新列表信息并通知客户端

4、客户端接收到通知重新获取zookeeper在线服务器列表

三、ZooKeeper特点

（1）Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（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适合安装奇数台服务器

（3）全局数据一致：每个Server保存一份相同的数据副本，Client无论连接到哪个Server，数据都是一致的。

（4）更新请求顺序执行，来自同一个Client的更新请求按其发送顺序依次执行，即先进先出。

（5）数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。

（6）实时性，在一定时间范围内，Client能读到最新数据。

四、ZooKeeper数据结构

ZooKeeper数据模型的结构与Linux文件系统很类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称做一个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。

五、ZooKeeper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

5.1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。

5.2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。

5.3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。

5.4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

5.5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（这边最小连接调度算法嘛）

六、ZooKeeper的选举机制

6.1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

比较服务器的myid大小，谁的myid越大则获取其他节点的选票，当选票数量超过服务器节点数量的半数以后，则当选leader，其他节点为follower。即使有新的更大myid节点加入集群，也不变，此时比票数

复制代码 
1.  
    1）服务器1启动后，发起一次选举。   
    2）服务器1投自己一票，此时服务器1只有一票，不够半数以上，选举无法完成    
    3）此时服务器1状态为Looking
------------------------------------------------
2.    
    1）服务器2启动，再发起一次选举。    
    2）服务器1和2分别投服务器2一票（服务器更改刚刚投自己的一票）    
    3）此时服务器1为0票；服务器2为2票，没有半数，选举不成功    
    4）此时，服务器1和2状态为Looking
------------------------------------

（为什么1会投2？：因为服务器2的id比服务器1大，所以服务器1会投服务器2）
------------------------------------------------------
3.     
    1）服务器3启动，发起选举。    
    2）服务器1和2会更改选票，投给服务器3    
    3）此时，服务器3为3票，以超过半数，服务器3当选为领导者    
    4）此时，服务器1和2状态为跟随者，服务器3为领导者
-------------------------------------------------------
4.     
    1）之后服务器启动，会发起选举    
    2）虽然后面的服务器myid都比服务器3大    
    3）但是此时服务器3已经是领导者了，服务器1，2，3不会更改选票信息了    
    4）之后的服务器都将是服务器3的跟随者

6.2非第一次启动选举机制

  • 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：

    • 服各装初始化启动
    • 服务器运行期间无法和Leader保持连接。

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：

  • 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。

  • 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。（表示服务器的唯一标志id）

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。（表示处理任务的数量）

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（表示参与选举的次数）

七、zookeeper集群部署

准备 3 台服务器做 Zookeeper 集群

主机名 ip地址 安装软件 系统版本
zk_kfk1 192.168.246.7 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz centos7
zk_kfk2 192.168.246.9 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz centos7
zk_kfk3 192.168.246.12 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz centos7

7.1环境准备

三台主机同时操作安装，这边仅展示一台

关闭防火墙、防护

复制代码 
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

安装 JDK

复制代码 
#非最小化安装的机器，一般都默认安装的
yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
java -version

修改主机名、添加主机映射

7.2下载安装包

#下载安装包，官方下载地址：https://archive.apache.org/dist/zookeeper/

复制代码 
cd /opt
wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

7.3安装 Zookeeper

复制代码 
tar xf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz 
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7

7.4修改配置文件

复制代码 
cd /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

vim zoo.cfg
----------------------------------------------------

tickTime=2000   #通信心跳时间，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒
initLimit=10    #Leader和Follower初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量），这里表示为10*2s
syncLimit=5     #Leader和Follower之间同步通信的超时时间，这里表示如果超过5*2s，Leader认为Follwer死掉，并从服务器列表中删除Follwer
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data  #修改指定保存Zookeeper中的数据的目录，目录需要单独创建
dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/logs   #添加，指定存放日志的目录，目录需要单独创建
clientPort=2181   #客户端连接端口

配置文件末尾  
#添加集群信息
server.1=192.168.246.7:3188:3288
server.2=192.168.246.9:3188:3288
server.3=192.168.246.12:3188:3288

-------------------------------------------------------------------------------------
server.A=B:C:D
●A是一个数字，表示这个是第几号服务器。集群模式下需要在zoo.cfg中dataDir指定的目录下创建一个文件myid，这个文件里面有一个数据就是A的值，Zookeeper启动时读取此文件，拿到里面的数据与zoo.cfg里面的配置信息比较从而判断到底是哪个server。
●B是这个服务器的地址。
●C是这个服务器Follower与集群中的Leader服务器交换信息的端口。
●D是万一集群中的Leader服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举，选出一个新的Leader，而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口
复制代码 
cd /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vim zoo.cfg
复制代码 
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data
dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/logs
复制代码 
server.1=192.168.246.7:3188:3288
server.2=192.168.246.9:3188:3288
server.3=192.168.246.12:3188:3288

7.5拷贝配置好的 Zookeeper 配置文件到其他机器上

复制代码 
scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.246.9:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/
scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.246.12:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/

7.6在每个节点上创建数据目录和日志目录

复制代码 
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs

7.7在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件

复制代码 
echo 1 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 2 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 3 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid

7.8配置 Zookeeper 启动脚本

复制代码 
vim /etc/init.d/zookeeper
复制代码 
#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90
#description:Zookeeper Service Control Script
ZK_HOME='/usr/local/zookeeper-3.5.7'
case $1 in
start)
        echo "---------- zookeeper 启动 ------------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh start
;;
stop)
        echo "---------- zookeeper 停止 ------------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh stop
;;
restart)
        echo "---------- zookeeper 重启 ------------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh restart
;;
status)
        echo "---------- zookeeper 状态 ------------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh status
;;
*)
    echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
esac

7.9设置开机自启

复制代码 
chmod +x /etc/init.d/zookeeper 
chkconfig --add zookeeper

7.10分别启动 Zookeeper

复制代码 
service zookeeper start

7.11查看当前状态

复制代码 
service zookeeper status
复制代码 
//拷贝配置好的 Zookeeper 配置文件到其他机器上
scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.246.9:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/
scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.10.22:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/

//在每个节点上创建数据目录和日志目录
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs

//在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件
echo 1 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 2 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 3 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid

//配置 Zookeeper 启动脚本
vim /etc/init.d/zookeeper
#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90
#description:Zookeeper Service Control Script
ZK_HOME='/usr/local/zookeeper-3.5.7'
case $1 in
start)
	echo "---------- zookeeper 启动 ------------"
	$ZK_HOME/bin/zkServer.sh start
;;
stop)
	echo "---------- zookeeper 停止 ------------"
	$ZK_HOME/bin/zkServer.sh stop
;;
restart)
	echo "---------- zookeeper 重启 ------------"
	$ZK_HOME/bin/zkServer.sh restart
;;
status)
	echo "---------- zookeeper 状态 ------------"
	$ZK_HOME/bin/zkServer.sh status
;;
*)
    echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
esac

//	设置开机自启
chmod +x /etc/init.d/zookeeper
chkconfig --add zookeeper

//分别启动 Zookeeper
service zookeeper start

//查看当前状态
service zookeeper status
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