Zookeeper

目录

一 Zookeeper定义

1.1 Zookeeper工作机制

1.2 Zookeeper从设计模式角度来理解:

1.3 Zookeeper数据结构

二 Zookeeper应用场景

2.1 统一命名服务

 2.2 统一配置管理

2.3 统一集群管理

2.4 服务器动态上下线

2.5软负载均衡

三 Zookeeper 选举机制

3.1 第一次启动选举机制

3.2 非第一次启动选举机制

3.3选举Leader规则:

3.4 选举常用名词

四 实操部署ZooKeeper集群

4.1准备 3 台服务器做 Zookeeper 集群

4.2 关闭防火墙

4.3部署java环境 安装 JDK

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4.4 拷贝配置好的 Zookeeper 配置文件到其他机器上 

4.5 修改配置文件

​编辑

4.6 在每个节点上创建数据目录和日志目录

4.7在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件

4.8 配置 Zookeeper 启动脚本

4.9 设置开机自启

​编辑 4.10 分别启动 Zookeeper

4.11 查看当前状态


前言:

1 用于协调和管理分布式系统中的各种任务 

2 部署日志系统通常会配置多个 ZooKeeper 节点以构建一个 ZooKeeper 集群,以提高可

用性和容错能力。即使某个节点发生故障,集群仍然能够继续正常运行。

一 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。

1.1 Zookeeper工作机制

首先保证zoopkeeper已经启动,客户端会连接到ZooKeeper集合中的一个leader或follower节点。

一旦建立连接,节点将向特定客户端分配会话ID并向该客户端发送确认。

如果客户端没有收到确认,它将尝试连接ZooKeeper集合中的另一个节点。 一旦连接到节点,客

户端将以有规律的间隔向节点发送心跳,以确保连接不会丢失。

1.2 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

册的那些观察者作出相应的反应。Zookeeper=文件系统+通知机制+注册中心。

 

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)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。

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。

二 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。

2.1 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。

 2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

2.5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

3.1 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

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

 3.2 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:

  • 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。

(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:

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。

3.3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

3.4 选举常用名词

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 实操部署ZooKeeper集群

4.1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_kfk01192.168.11.4apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gzcentos7
zk_kfk02192.168.11.5apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gzcentos7
zk_kfk03192.168.11.11apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gzcentos7

4.2 关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

4.3部署java环境 安装 JDK

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

java -version

 

下面三台机器都要做此实验,记录一台 

[root@zk-kfk01 ~]# cd /opt
[root@zk-kfk01 opt]# ls
rh
[root@zk-kfk01 opt]# vim /etc/hosts
[root@zk-kfk01 opt]# vim /etc/hosts

4.4 拷贝配置好的 Zookeeper 配置文件到其他机器上 

[root@zk-kfk01 opt]# rz -E
rz waiting to receive.
[root@zk-kfk01 opt]# rz -E
rz waiting to receive.
[root@zk-kfk01 opt]# ls
apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz  kafka_2.13-2.7.1.tgz  rh
[root@zk-kfk01 opt]# scp apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz  kafka_2.13-2.7.1.tgz zk-kfh02:/opt
ssh: Could not resolve hostname zk-kfh02: Name or service not known
lost connection
[root@zk-kfk01 opt]# scp apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz  kafka_2.13-2.7.1.tgz zk-kfk02:/opt
The authenticity of host 'zk-kfk02 (192.168.11.5)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:1IyCBvnGoP9AScyGUfyi+lR16Ec9rblW12bFfyGlj6I.
ECDSA key fingerprint is MD5:1b:81:b9:96:5f:ad:55:77:c3:53:85:ff:12:9f:48:13.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added 'zk-kfk02,192.168.11.5' (ECDSA) to the list of known hosts.
root@zk-kfk02's password: 
apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz                      100% 9094KB  47.1MB/s   00:00    
kafka_2.13-2.7.1.tgz                                   100%   65MB  74.7MB/s   00:00    
[root@zk-kfk01 opt]# scp apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz  kafka_2.13-2.7.1.tgz zk-kfk03:/opt
The authenticity of host 'zk-kfk03 (192.168.11.11)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:O0XjKR3Ec+XTMGJ1HQo6AZq1kqcd8uhO9w53SHlw5As.
ECDSA key fingerprint is MD5:12:10:d5:e0:f6:7d:5c:9f:d8:59:97:cb:85:11:24:b5.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? ye
Please type 'yes' or 'no': yes
Warning: Permanently added 'zk-kfk03,192.168.11.11' (ECDSA) to the list of known hosts.
root@zk-kfk03's password: 
apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz                      100% 9094KB  42.2MB/s   00:00    
kafka_2.13-2.7.1.tgz                                   100%   65MB  74.6MB/s   00:00  
[root@zk-kfk02 opt]# ls
apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz  kafka_2.13-2.7.1.tgz  rh
[root@zk-kfk01 opt]# tar zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz 
[root@zk-kfk01 opt]# mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7
[root@zk-kfk01 opt]# cd /usr/local
[root@zk-kfk01 local]# cd zookeeper-3.5.7/
[root@zk-kfk01 zookeeper-3.5.7]# cd conf/
[root@zk-kfk01 conf]# ls
configuration.xsl  log4j.properties  zoo_sample.cfg
[root@zk-kfk01 conf]# cp zoo_sample.cfg zoo.cfg 

4.5 修改配置文件

[root@zk-kfk01 conf]# vim zoo.cfg 

4.6 在每个节点上创建数据目录和日志目录

[root@zk-kfk01 conf]# mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data
[root@zk-kfk01 conf]# mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs

4.7在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件

echo 1 > myid
echo 2 > myid
echo 3 > myid

4.8 配置 Zookeeper 启动脚本

#!/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

4.9 设置开机自启

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

 4.10 分别启动 Zookeeper

service zookeeper start

4.11 查看当前状态

service zookeeper status

 

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