zookeeper的安装及内部原理

——— ——— ——— ——— ——— ———— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ———

一、Zookeeper安装

1、本地模式安装部署

1.1 安装前的准备：

（1）安装jdk

（2）上传zookeeper到linux系统下

（3）修改tar包权限

 [itstar@bigdata111 software]$ chmod u+x zookeeper-3.4.10.tar.gz

（4）解压到指定目录

[itstar@bigdata111 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/

（5）配置环境变量

[root@bigdata111 software]$ vi /etc/profile

export ZOOKEEPER_HOME=/opt/module/zookeeper-3.4.10
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin

1.2 配置修改

将/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个路径下的zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg；

[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$mv zoo_sample.cfg  zoo.cfg

进入zoo.cfg文件：vim zoo.cfg
修改dataDir路径为

dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData

在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录上创建zkData文件夹

[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ mkdir zkData

1.3 操作zookeeper

（1）启动zookeeper

[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start

（2）查看进程是否启动

[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain

（3）查看状态：

[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode:standalone

（4）启动客户端：

[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh

（5）退出客户端：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit

（6）停止zookeeper

 [itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh stop

2.配置参数解读

（1）tickTime=2000：通信心跳数，Zookeeper服务器心跳时间，单位毫秒

Zookeeper使用的基本时间，服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔，也就是每个tickTime时间就会发送一个心跳，时间单位为毫秒。

它用于心跳机制，并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)

（2）initLimit=10：Leader和Follower初始通信时限

集群中的follower跟随者服务器与leader领导者服务器之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量），用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限。

投票选举新leader的初始化时间

Follower在启动过程中，会从Leader同步所有最新数据，然后确定自己能够对外服务的起始状态。

Leader允许Follower在initLimit时间内完成这个工作。

（3）syncLimit=5：Leader和Follower同步通信时限

集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位，假如响应超过syncLimit *tickTime，Leader认为Follwer死掉，从服务器列表中删除Follwer。

在运行过程中，Leader负责与ZK集群中所有机器进行通信，例如通过一些心跳检测机制，来检测机器的存活状态。

如果L发出心跳包在syncLimit之后，还没有从F那收到响应，那么就认为这个F已经不在线了。

（4）dataDir：数据文件目录+数据持久化路径

保存内存数据库快照信息的位置，如果没有其他说明，更新的事务日志也保存到数据库。

（5）clientPort=2181：客户端连接端口

监听客户端连接的端口

二、Zookeeper内部原理

1.选举机制

Server ID： myid（权重越大）

Zxid：数据ID（先一数据低进行选择）

(1）半数机制（Paxos 协议）：集群中半数以上机器存活，集群可用。所以zookeeper适合装在奇数台机器上。

(2）Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定master和slave。但是，zookeeper工作时，是有一个节点为leader，其他则为follower，Leader是通过内部的选举机制临时产生的。

(3）以一个简单的例子来说明整个选举的过程。
假设有五台服务器组成的zookeeper集群，它们的id从1-5，同时它们都是最新启动的，也就是没有历史数据，在存放数据量这一点上，都是一样的。假设这些服务器依序启动，来看看会发生什么。

1）服务器1启动，此时只有它一台服务器启动了，它发出去的报没有任何响应，所以它的选举状态一直是LOOKING状态。
2）服务器2启动，它与最开始启动的服务器1进行通信，互相交换自己的选举结果，由于两者都没有历史数据，所以id值较大的服务器2胜出，但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3)，所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。
3）服务器3启动，根据前面的理论分析，服务器3成为服务器1、2、3中的老大，而与上面不同的是，此时有三台服务器选举了它，所以它成为了这次选举的leader。
4）服务器4启动，根据前面的分析，理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的，但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3，所以它只能接收当小弟的命了。
5）服务器5启动，同4一样当小弟。

2.节点类型

（1）Znode有两种类型：

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

持久（persistent）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点不删除

（2）Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent ）

1）持久化目录节点（PERSISTENT）(小写：persistent)

   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（PERSISTENT_SEQUENTIAL）

（小写：persistent_sequential）

   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（EPHEMERAL）(ephemeral)

   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（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）(ephemeral_sequential)

   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。

（3）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
（4）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

3.satt结构体

(1）czxid- 引起这个znode创建的zxid，创建节点的事务的zxid

每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳，也就是ZooKeeper事务ID。
事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid，如果zxid1小于zxid2，那么zxid1在zxid2之前发生。

(2）ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)

(3）mzxid - znode最后更新的zxid

(4）mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)

(5）pZxid-znode最后更新的子节点zxid

(6）cversion - znode子节点变化号，znode子节点修改次数

(7）dataversion - znode数据变化号

(8）aclVersion - znode访问控制列表的变化号

(9）ephemeralOwner-如果是临时节点，这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。

(10）dataLength- znode的数据长度

(11）numChildren - znode子节点数量

4.监听原理

4.1 监听原理详解：

（1) 首先要有一个main（）线程

（2) 在main线程中创建ZK客户端，这是会创建两个线程，一个负责网络连接通信（connect）,一个负责监听（listener）

（3) 通过connect线程将注册的监听事件发送给ZK

（4) 在ZK的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中

（5) ZK监听到有数据或路径发生变化时，就会将这个消息发送给listener线程

（6) Listener线程内部调用process()方法

4.2 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]

5.写数据流程