Zookeeper的学习和使用
本文是基于CentOS 7.3系统环境，进行Zookeeper的学习和使用
- CentOS 7.3
1. Zookeeper简介
1.1 什么是Zookeeper
Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式应用提供协调服务的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就负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应
1.3 Zookeeper特点
- Zookeeper：一各领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群
- 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
- 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
- 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
- 实时性，在一定时间范围内，client能读到最新数据
1.4 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
1.4.1 统一命名服务
在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命令，便于识别
1.4.2 统一配置管理
- 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。 - 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；
（2）各个客户端服务器监听这个Znode；
（3）一旦Znode中的数据被修改，Zookeeper将通知各个客户端服务器。
1.4.3 统一集群管理
- 分布式环境下，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。 - 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。
1.4.4 服务器节点动态上下线
客户端能实时洞察到服务器上下线的变化
1.4.5 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
1.5 Zookeeper选举机制
- 半数机制：集群中半数以上机器存活，集群可用。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。
- 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。
- 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，它发出去的报文没有任何响应，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。
1.6 Zookeeper节点类型
- 持久
客户端和服务端断开连接后，创建的节点不删除 - 短暂
客户端和服务端断开连接后，创建的节自己删除 - 顺序编号
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；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
- 持久化目录节点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在
- 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在创建该节点时进行顺序编号
- 临时目录节点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除
- 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在创建该节点时进行顺序编号
1.7 Zookeeper监听器原理
1.7.1 常见的监听类型
- 监听节点数据的变化
get path [watch]
- 监听子节点增减的变化
ls path [watch]
1.7.2 监听器原理详解
- 首先要有一个main()线程
- 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（connect），一个负责监听（listener）
- 通过connect线程将注册的监听事件发送给zookeeper
- 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
- 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
- listener线程内部调用了process()方法
1.8 Zookeeper写数据原理
2. Zookeeper分布式安装
2.1 集群规划
| hostname | CPU | 内存 | 组件 | IP地址 |
|---|---|---|---|---|
| hadoop101 | 2 | 4G | Zookeeper | 192.168.1.100 |
| hadoop104 | 2 | 4G | Zookeeper | 192.168.1.101 |
| hadoop105 | 2 | 4G | Zookeeper | 192.168.1.102 |
2.2 解压安装
三个节点下分别执行
tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
2.3 配置服务器编号
hadoop101 节点下
mkdir -p zkData
cd zkData
vi myid
# 添加如下信息
1
hadoop104 节点下
mkdir -p zkData
cd zkData
vi myid
# 添加如下信息
4
hadoop105 节点下
mkdir -p zkData
cd zkData
vi myid
# 添加如下信息
5
2.4 配置zoo.cfg文件
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
vi zoo.cfg
# 修改如下信息
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
# 添加如下信息
server.1=hadoop101:2888:3888
server.4=hadoop104:2888:3888
server.5=hadoop105:2888:3888
2.5 启动集群
三个节点下分别执行
bin/zkServer.sh start
2.6 查看集群状态
三个节点下分别执行
bin/zkServer.sh status
3. Zookeeper的使用
3.1 客户端命令行操作
| 基本语法 | 功能描述 |
|---|---|
| help | 显示所有操作命令 |
| ls path [watch] | 使用ls命令来查看当前znode中所包含的内容 |
| ls2 path [watch] | 查看当前节点数据并能看到更新次数等数据 |
| create | 普通创建 |
| create -s | 含有序列 |
| create -e | 临时创建（重启或者超时消失） |
| get path [watch] | 获得节点的值 |
| set | 设置节点的具体值 |
| stat | 查看节点状态 |
| delete | 删除节点 |
| rmr | 递归删除节点 |
- 启动客户端
bin/zkCli.sh
- 查看当前znode所包含的内容
ls /
- 查看当前znode节点详细数据
ls2 /
- 创建znode节点
create /sanguo "zhugeliang"
- 获取znode节点的值
get /sanguo
get /sanguo/shuguo
- 创建短暂的znode节点
create -e /sanguo/wuguo "sunquan"
- 退出客户端
quit
- 创建带顺序号的znode节点
create -s /sanguo/weiguo "caocao"
- 修改znode节点的值
set /sanguo "diaochan"
- 监听znode节点的值的变化（只能监听一次）
get /sanguo watch
- 监听znode节点的子节点变化（只能监听一次）
ls /sanguo watch
- 删除znode节点
delete /sanguo/wuguo
- 递归删除znode节点
rmr /sanguo