Zookeeper集群概述及部署

  • 一、Zookeeper概述
  • 1.定义
  • 2.Zookeeper 工作机制
  • 3. 特点
  • 4.数据结构
  • 二、应用场景
  • 1.统一命名服务
  • 2. 统一配置管理
  • 3.统一集群管理
  • 4.服务器动态上下线
  • 5.软负载均衡
  • 三、Zookeeper选举机制
  • 第一次启动选举机制
  • 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:
  • 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:
  • 四、部署Zookeeper集群
  • 1.关闭防火墙
  • 2.安装zookeeper
  • 3.配置Zookeeper启动脚本
  • 4.启动服务
  • 5.查看当前状态
  • 总结


一、Zookeeper概述

1.定义

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。

2.Zookeeper 工作机制

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_服务器

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 =文件系统+通知机制。

3. 特点

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_zookeeper_02

(1）Zookeeper:一个领导者(Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群。
(2) Zookeepe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。

4.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。

二、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。

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

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。

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.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.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。

三、Zookeeper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FOLIOWING，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LOOKITNc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,同服务器4一样当小弟。

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:

（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。

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

注释：
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。

四、部署Zookeeper集群

实验准备3台服务器
192.168.19.44（myid1）
192.168.19.77（myid2）
192.168.19.99（myid3）

1.关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_大数据_03

安装JDK
yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
java -version

下载安装包
官方下载地址:https://archive.apache.org/dist/zookeeper/
cd /opt
wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

2.安装zookeeper

cd /opt
tar -zxvf 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
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    #FLeader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

添加集群信息
server.1=192.168.19.44:3188:3288
server.2=192.168.19.77:3188:3288
server.3=192.168.19.99:3188:3288

解释：
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低是哪个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eader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。

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_分布式_04

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 192.168.19.77:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/

scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.19.99:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_服务器_05

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

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_zookeeper_06

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/loca1/zookeeper-3.5.7/data/myid

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_分布式_07

3.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

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_分布式_08


将脚本传给其他两个服务器

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_服务器_09

4.启动服务

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

分别启动Zookeeper
service zookeeper start

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_服务器_10

5.查看当前状态

service zookeeper status

zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_zookeeper_11


zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_zookeeper 集群环境搭建_12


zookeeper 集群环境搭建 zookeeper部署集群_zookeeper_13

总结

掌握zookeeper的工作机制及选举规则。