1、Zookeeper 概述

1.1、Zookeeper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

1.2、Zookeeper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 = 文件系统 + 通知机制。

1.3、Zookeeper 特点

(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。

1.4、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。

1.5、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。

1.5.1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。

1.5.2统一配置管理

•  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。
•  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。

1.5.3统一集群管理

•  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。
•  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。

1.5.4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。

1.5.6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。

1.6、Zookeeper 选举机制

1.6.1第一次启动选举机制 

•  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;
•  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
•  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;
•  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。

 1.6.2非第一次启动选举机制

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:
•  服务器初始化启动。
•  服务器运行期间无法和Leader保持连接。

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:
•  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:
      •  EPOCH大的直接胜出
      •  EPOCH相同,事务id大的胜出
      •  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



2、部署 Zookeeper 集群 

2.1、环境准备(3台服务器)

192.168.142.3

192.168.142.4

192.168.142.5

2.1.1关闭防火墙 


systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

setenforce 0


Zookeeper集群部署_服务器

2.1.2安装 JDK  


yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel

java -version


Zookeeper集群部署_zookeeper_02

2.1.3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


2.2、安装 Zookeeper

2.2.1解压安装包


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


Zookeeper集群部署_服务器_03

2.2.2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     #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

#添加集群信息

server.1=192.168.80.10:3188:3288

server.2=192.168.80.11:3188:3288

server.3=192.168.80.12:3188:3288

 

-------------------------------------------------------------------------------------

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。


Zookeeper集群部署_服务器_04

Zookeeper集群部署_zookeeper_05

2.2.3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 192.168.142.4:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/

scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.142.5:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/


Zookeeper集群部署_zookeeper_06

2.2.4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集群部署_数据_07

2.2.5在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件


#192.168.142.3echo 1 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid

#192.168.142.4echo 2 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid

#192.168.142.5echo 3 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid


Zookeeper集群部署_zookeeper_08

Zookeeper集群部署_服务器_09

Zookeeper集群部署_服务器_10

2.2.6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


 192.168.142.3

Zookeeper集群部署_数据_11

Zookeeper集群部署_zookeeper_12

Zookeeper集群部署_数据_13

 192.168.142.4

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 192.168.142.5

Zookeeper集群部署_数据_15