打一把王者的时间zookeeper学会了

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#中间件 #zookeeper

于 2022-04-14 09:45:08 首次发布

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一把王者的时间zookeeper学会了

十分钟搭建一个zookeeper集群：

一，概述

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，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。
2，Zookeeper 原理
ZooKeeper一个常用的使用场景是担任服务生产者和服务消费者的注册中心，这也是接下来的章节中会使用到的。服务生产者将自己提供的服务注册到ZooKeeper中心，服务消费者在进行服务调用的时候先到ZooKeeper中查找服务，获取服务生产者的详细信息之后，再去调用服务生产者的内容与数据，具体如图所示
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3，Zookeeper 集群架构
ZooKeeper集群中有4种角色，如表所示

角色	描述
领导者（Leader）	负责投票的发起和决议，更新系统状态
跟随者（Follower）	接收客户端请求并返回结果。在选举阶段参与投票
观察者（Observer）	接收客户端连接，将写请求装发给Leader，不参与选举阶段投票
客户端（Client）	请求的发起方

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二，特点

1）Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群。
2）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。
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。
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三，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，而域名容易记住。
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2，统一配置管理（configuration ）

1）分布式环境下，配置文件同步非常常见。
（1）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。
（2）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。
（1）可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode保存在 Zookeeper 的某个目录节点中。
（2）各个客户端相关应用程序监听这个Znode目录监听。
（3）一旦Znode中的配置被修改，ZooKeeper将通知各个客户端服务器，然后从 Zookeeper 获取新的配置信息应用到系统中。
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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。
（1）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
（1）可将节点信息写入ZooKeeper上的一个ZNode。
（2）监听这个ZNode可获取它的实时状态变化。
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四，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。
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五，选举机制

Zookeeper选举机制——第一次启动
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。

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（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。

Zookeeper选举机制——非第一次启动
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（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。
（3）对于第一种已经存在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。
（4）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。
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选举Leader规则：

①EPOCH大的直接胜出 ②EPOCH相同，事务id大的胜出 ③事务id相同，服务器id大的胜出。

六，节点类型

持久（Persistent）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点不删除
短暂（Ephemeral）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点自己删除
说明：创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护。
注意：在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序。
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（1）持久化目录节点
客户端与Zookeeper断开连接后，该节点依旧存在。
（2）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。
（3）临时目录节点
客户端与Zookeeper断开连接后，该节点被删除。
（4）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。

七，监听器

1、监听原理详解
1）首先要有一个main()线程
2）在main线程中创建Zookeeper客户端，这时就会创建两个线
程，一个负责网络连接通信（connet），一个负责监听（listener）。 3）通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper。 4）在Zookeeper的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中。 5）Zookeeper监听到有数据或路径变化，就会将这个消息发送给listener线程。 6）listener线程内部调用了process()方法。
2、常见的监听
1）监听节点数据的变化
get path [watch]
2）监听子节点增减的变化
ls path [watch]

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