Zookeeper

一、zookeeper

ZooKeeper 是一个开源的分布式协调框架，是Apache Hadoop 的一个子项目，主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题。

相当于指挥官、大管家

1.1、Zookeeper 概述

ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务，旨在解决分布式系统中的协调问题，专门为分布式应用提供高效可靠的协调、同步、配置管理和****故障恢复等功能。

它的设计目的是简化分布式系统的管理，保证多个节点之间的数据一致性和协调工作。

Zookeeper 提供了类似文件系统的层次化命名空间，用来存储和管理元数据，确保分布式应用的高可用性和强一致性。

1.2、Zookeeper 功能

1.2、Zookeeper 工作机制

Zookeeper从设计模式角度来理解：

zookeeper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。

负责管理，存储数据，监控通知注册者变化状态

也就是说**Zookeeper =文件系统+**通知机制。

1.3、Zookeeper 数据结构

Zookeeper 的数据结构类似于一个层次化的文件系统：

ZNode：是 Zookeeper 中存储数据的基本单元，每个 ZNode 都可以存储少量的数据，并且可以有子节点，形成树状结构。
持久节点：该类型的 ZNode 会一直存在，直到手动删除。
临时节点：客户端会话断开时，临时节点会自动删除，适用于实现分布式锁等功能。
顺序节点：在创建 ZNode 时，Zookeeper 可以自动为其添加递增的编号，常用于实现分布式队列或顺序任务处理。

ZooKeeper 是一个开源的分布式协调框架，是Apache Hadoop 的一个子项目，主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题。

1.4、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。

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。

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。

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。

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。

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。

1.5、Zookeeper 选举机制

1.5.1、第一次启动选举机制

Zookeeper 的选举机制确保集群中的所有节点对外表现为一个统一的服务。选举机制分为两个阶段：Leader****选举和投票确认。

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

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FOLLOWING；

服务器5启动，同4一样当小弟。

但是如果sever3没有选举的时候（不是leader的时候），server4就进来选举，那结果就不一样了（突发状态）

1.5.2、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：
服务器初始化启动。
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（zxid）大的胜出

③事务id相同，服务器id（sid）大的胜出

注：

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
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。
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。

1.6、部署 Zookeeper 集群

|----------|---------------|------------------------------------------|---|
| 服务名称 | IP****地址 | 服务 | |
| zk01 | 192.168.88.79 | zookeeper-3.5.7 kafka_2.13-2.7.1 jdk_1.8 | |
| zk02 | 192.168.88.80 | zookeeper-3.5.7 kafka_2.13-2.7.1 jdk_1.8 | |
| zk03 | 192.168.88.20 | zookeeper-3.5.7 kafka_2.13-2.7.1 jdk_1.8 | |

准备

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

yuminstall-yjava-1.8.0-openjdkjava-1.8.0-openjdk-devel

java-version

关闭防火墙

systemctlstopfirewalld

systemctldisablefirewalld

setenforce0

改名

hostnamectl set-hostname zk0x

vim /etc/hosts

1、安装****Zookeeper

cd /opt

wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

tar -xzvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7

修改配置文件

cd /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

vim zoo.cfg

vim /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg

bash 复制代码

#通信心跳时间，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒
tickTime=2000 
#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
initLimit=10
#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
syncLimit=5
●修改，指定保存Zookeeper中的数据的目录，目录需要单独创建
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data
●添加，指定存放日志的目录，目录需要单独创建
dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/logs
#客户端连：接端口
clientPort=2181 
#添加集群信息
server.1=192.168.88.79:3188:3288
server.2=192.168.88.80:3188:3288
server.3=192.168.88.20:3188:3288

------------------------------------------------------------------------------------------
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。

3188是信息端口

3288是重新选举的leader的端口

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 192.168.88.80:/usr/local/zookeeper-

3.5.7/conf/

scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.88.20:/usr/local/zookeeper-

3.5.7/conf/

mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data

mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs
在每个节点（分别）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

bash 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

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