zookeeper的核心概念和安装-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/LEOZHYD/article/details/107434287

作用
分布式系统中的主节点选举！比如hbase中的老大的产生 Hmaster(HA)
分布式系统中的主从节点感知！
分布式系统中的配置文件同步！
系统服务器的动态上下线感知!!!
分布式系统中的分布式锁的实现！分布式中的同一个对象
分布式系统中的名称服务！
分布式系统中的负载均衡！ ...
Zookeeper的功能其实很简单：就是提供协调服务！

协调服务具体来说有三方面：

帮使用者存储一些状态信息
帮使用者读取一些信息
帮使用者监视一些信息的变化，并将变化作为事件通知给使用者
角色
　» 领导者（leader），负责进行投票的发起和决议，更新系统状态
　　» 学习者（learner），包括跟随者（follower）和观察者（observer），follower用于接受客户端请求并想客户端返回结果，在选主过程中参与投票
　　» Observer可以接受客户端连接，将写请求转发给leader，但observer不参加投票过程，只同步leader的状态，observer的目的是为了扩展系统，提高读取速度
　　» 客户端（client），请求发起方

Zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协
　　议。Zab协议有两种模式，它们分别是恢复模式（选主）和广播模式（同步）。当服务启动或者在领导者
　　　崩溃后，Zab就进入了恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数Server完成了和leader的状态同步以后
　　，恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和Server具有相同的系统状态。

　　• 为了保证事务的顺序一致性，zookeeper采用了递增的事务id号（zxid）来标识事务。所有的提议（
　　　proposal）都在被提出的时候加上了zxid。实现中zxid是一个64位的数字，它高32位是epoch用来标识
　　 leader关系是否改变，每次一个leader被选出来，它都会有一个新的epoch，标识当前属于那个leader的
　　　统治时期。低32位用于递增计数。
　　• 每个Server在工作过程中有三种状态：
　　　　LOOKING：当前Server不知道leader是谁，正在搜寻
　　　　LEADING：当前Server即为选举出来的leader
　　　　FOLLOWING：leader已经选举出来，当前Server与之同步

　　其他文档：http://www.cnblogs.com/lpshou/archive/2013/06/14/3136738.html

数据存储
Zookeeper维护一个类似文件系统的数据结构：

每个子目录项如 NameService 都被称作为 znode(目录节点)，和文件系统一样，我们能够自由的增加、删除znode，在一个znode下增加、删除子znode，唯一的不同在于znode是可以存储数据的。

有四种类型的znode：

PERSISTENT-持久化目录节点

客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在

PERSISTENT_SEQUENTIAL-持久化顺序编号目录节点

客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

EPHEMERAL-临时目录节点

客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除

EPHEMERAL_SEQUENTIAL-临时顺序编号目录节点

客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

数据读写
　 » Zookeeper是一个由多个server组成的集群
　　» 一个leader，多个follower
　　» 每个server保存一份数据副本
　　» 全局数据一致
　　» 分布式读写
　　» 更新请求转发，由leader实施

Zookeeper 的保证　

　　» 更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行
　　» 数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败
　　» 全局唯一数据视图，client无论连接到哪个server，数据视图都是一致的
　　» 实时性，在一定事件范围内，client能读到最新数据

Zookeeper节点数据操作流程

　　　　注：1.在Client向Follwer发出一个写的请求

　　　　　　2.Follwer把请求发送给Leader

　　　　　　3.Leader接收到以后开始发起投票并通知Follwer进行投票

　　　　　　4.Follwer把投票结果发送给Leader

　　　　　　5.Leader将结果汇总后如果需要写入，则开始写入同时把写入操作通知给Leader，然后commit;

　　　　　　6.Follwer把请求结果返回给Client

　　　　 Follower主要有四个功能：
　　　　• 1. 向Leader发送请求（PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息）；
　　　　• 2 .接收Leader消息并进行处理；
　　　　• 3 .接收Client的请求，如果为写请求，发送给Leader进行投票；
　　　　• 4 .返回Client结果。
　　　　 Follower的消息循环处理如下几种来自Leader的消息：
　　　　• 1 .PING消息：心跳消息；
　　　　• 2 .PROPOSAL消息：Leader发起的提案，要求Follower投票；
　　　　• 3 .COMMIT消息：服务器端最新一次提案的信息；
　　　　• 4 .UPTODATE消息：表明同步完成；
　　　　• 5 .REVALIDATE消息：根据Leader的REVALIDATE结果，关闭待revalidate的session还是允许其接受消息；
　　　　• 6 .SYNC消息：返回SYNC结果到客户端，这个消息最初由客户端发起，用来强制得到最新的更新。

选举机制
Leader选举过程（以3个节点的集群为例）：

注：每个节点的配置文件中都有一个自己的独一无二的id

zookeeper的进程在不同的工作模式下，有不同的通信端口（比如选举时，通过端口3888通信；作为leader或者follower接收客户端请求时通过端口2181；leader和follower之间通信用2888）

注意在zk集群安装的时候会人为的为每台机器分配一个唯一的id

集群初次启动时的选举流程

第一台机器(id=1)启动，发现没有leader，进入投票模式，投自己，并收到自己投这一票，得1票，不能当选leader（当leader的条件是，集群机器数量过半的票数）
第2台机器（id=2）启动，发现没有leader，进入投票模式，投自己（因为自己的id>1 收到的另一台机器的票的id）
第1台机器收到2的票，发现集群中有一个比自己id大的机器上线了，重新投票，投id=2
第2台收到的得票数为2票，过半数，自己当选，切换模式：Leader模式
第1台就发现有Leader存在了，自己切换模式：Follower
第3台启动，发现有Leader，自动进入Follower状态
如果每个节点是同时启动的zk 同时选举自己 ,同时广播 , 同时获取别人的广播,3机器会当选

集群在运行过程中的选举流程

在某个时间点上，id=2机器挂了(leader)，别的机器发现没有leader了，全体进入投票模式
先投自己，票中会携带（自己的id，自己的数据的版本号）
大家都投数据版本最新的节点做leader，如果有多个节点数据版本一样，则从中选id最大的那个作为投票目标！
Zookeeper安装部署
上传安装包并解压
tar -zxf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C /opt/apps/

修改配置文件

mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
vi zoo.cfg
dataDir=/usr/apps/zookeeper-3.4.6/zkData

# Set to "0" to disable auto purge feature

#autopurge.purgeInterval=1

server.1=linux01:2888:3888

server.2=linux02:2888:3888

server.3=linux03:2888:3888

在各个节点上，手动创建数据存储目录

[root@spark01 apps]# mkdir -p /opt/appdata/zkdata/

[root@spark02 apps]# mkdir -p /opt/appdata/zkdata/

[root@spark02 apps]# mkdir -p /opt/appdata/zkdata/

在各个节点的数据存储目录中，生成一个myid文件，内容为它的id

[root@doit001~]# echo 1 > /usr/apps/zookeeper-3.4.6/zkData/myid

[root@doit002~]# echo 2 > /usr/apps/zookeeper-3.4.6/zkData/myid

[root@doit003~]# echo 3 > /usr/apps/zookeeper-3.4.6/zkData/myid

分发安装包