Zookeeper 入门（1）：特点，集群的开启与启动，选举机制

概念

zookeeper 的工作机制

观察者模式，观察与注册

基本特点

在这里插入图片描述

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。

数据结构

ZooKeeper 数据模型的结构与 Unix 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。与文件系统相似
在这里插入图片描述

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。

统一的命名服务
统一的配置管理
- 统一集群管理
服务器动态上下线
软负载均衡

Zookeeper 的安装

软件下载

下载地址：https://zookeeper.apache.org/
图形如下：

本地模式安装

1）安装前准备

（1）安装 JDK
（2）拷贝 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz 安装包到 Linux 系统下

（3）解压到指定目录

[atguigu@hadoop102 software]$ tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz -C /opt/module/

（4）修改名称

[atguigu@hadoop102 module]$ mv apache-zookeeper-3.5.7 -bin/zookeeper-3.5.7

2) 配置修改

（1）将/opt/module/zookeeper-3.5.7/conf 这个路径下的 zoo_sample.cfg 修改为 zoo.cfg；
```
[atguigu@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
```

（2）打开 zoo.cfg文件，修改 dataDir路径：

[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ vim zoo.cfg

修改如下内容：

dataDir=/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData

（3）在 /opt/module/zookeeper-3.5.7/ 这个目录上创建 zkData 文件夹
```
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ mkdir zkData
```

3）操作 Zookeeper

（1）启动 Zookeeper

扫描二维码关注公众号，回复： 13241322 查看本文章
```
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
```

（2）查看进程是否启动

[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain

（3）查看状态

[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: standalone

（4）启动客户端

[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkCli.sh

（5）退出客户端：
```
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit
```

（6）停止 Zookeeper

[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh stop

配置参数解读

1）tickTime = 2000：通信心跳时间，Zookeeper 服务器与客户端心跳时间，单位毫秒：
2）initLimit = 10：LF 初始通信时限，Leader 和 Follower 初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）
3）syncLimit = 5 ：LF同步通信时限，Leader和Follower之间通信时间如果超过syncLimit * tickTime，Leader认为Follwer死掉，从服务器列表中删除Follwer。
4）dataDir：保存 Zookeeper 中的数据
注意：默认的 tmp 目录，容易被Linux系统定期删除，所以一般不用默认的tmp目录。
5）clientPort = 2181：客户端连接端口，通常不做修改。

Zookeeper 集群操作

1）集群规划

在 hadoop102、hadoop103 和 hadoop104 三个节点上都部署 Zookeeper。
思考：如果是 10 台服务器，需要部署多少台 Zookeeper？

2）解压安装

（1）在 hadoop102 解压 Zookeeper 安装包到/opt/module/目录下

[atguigu@hadoop102 software]$ tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz -C /opt/module/

（2）修改apache-zookeeper-3.5.7-bin 名称为 zookeeper-3.5.7

[atguigu@hadoop102 module]$ mv apache-zookeeper-3.5.7-bin/ zookeeper-3.5.7

3）配置服务器编号

（1）在/opt/module/zookeeper-3.5.7/这个目录下创建 zkData
```
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ mkdir zkData
```
（2）在/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData 目录下创建一个 myid 的文件
```
[atguigu@hadoop102 zkData]$ vi myid
```
在文件中添加与 server 对应的编号（注意：上下不要有空行，左右不要有空格）

注意：添加 myid 文件，一定要在 Linux 里面创建，在 notepad++里面很可能乱码
（3）拷贝配置好的 zookeeper 到其他机器上
```
[atguigu@hadoop102 module ]$ xsync zookeeper-3.5.7
```
并分别在 hadoop103、hadoop104 上修改 myid 文件中内容为 3、4

4）配置zoo.cfg文件

（1）重命名/opt/module/zookeeper-3.5.7/conf 这个目录下的 zoo_sample.cfg 为 zoo.cfg
```
[atguigu@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
```

（2）打开 zoo.cfg 文件

[atguigu@hadoop102 conf]$ vim zoo.cfg
#修改数据存储路径配置
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData
#增加如下配置
#######################cluster##########################
server.2=hadoop102:2888:3888
server.3=hadoop103:2888:3888
server.4=hadoop104:2888:3888

（3）配置参数解读
```
server.A=B:C:D。
```
- A 是一个数字，表示这个是第几号服务器；
  集群模式下配置一个文件myid，这个文件在 dataDir目录下，这个文件里面有一个数据就是 A 的值
  Zookeeper 启动时读取此文件，拿到里面的数据与 zoo.cfg 里面的配置信息比较从而判断到底是哪个 server。
- B 是这个服务器的地址；
- C 是这个服务器 Follower 与集群中的 Leader 服务器交换信息的端口；
- D 是万一集群中的 Leader 服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举，选出一个新的Leader，而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。

（4）同步 zoo.cfg 配置文件

[atguigu@hadoop102 conf]$ xsync zoo.cfg

5）集群操作

（1）分别启动 Zookeeper

[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
[atguigu@hadoop103 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
[atguigu@hadoop104 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start

（2）查看状态

[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]# bin/zkServer.sh status JMX enabled by default Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg Mode: follower
[atguigu@hadoop103 zookeeper-3.5.7]# bin/zkServer.sh status JMX enabled by default Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg Mode: leader
[atguigu@hadoop104 zookeeper-3.4.5]# bin/zkServer.sh status JMX enabled by default Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg Mode: follower

6) 集群的启动与停止脚本

1）在 hadoop102 的 /home/atguigu/bin 目录下创建脚本

[atguigu@hadoop102 bin]$ vim zk.sh

在脚本中编写如下内容

#!/bin/bash
case $1 in
"start"){
      
      
	for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
	do
		echo ---------- zookeeper $i 启动 ------------
		ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh start"
	done
};;
"stop"){
      
      
for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
do
 	echo ---------- zookeeper $i 停止 ------------ 
	ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh 
stop"
done
};;
"status"){
      
      
for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
do
	 echo ---------- zookeeper $i 状态 ------------ 
	ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh 
status"
done
};;
esac

2）增加脚本执行权限

[atguigu@hadoop102 bin]$ chmod u+x zk.sh

3）Zookeeper 集群启动脚本

[atguigu@hadoop102 module]$ zk.sh start

4）Zookeeper 集群停止脚本
```
[atguigu@hadoop102 module]$ zk.sh stop
```

投票机制

Zookeeper 选举机制——第一次启动

在这里插入图片描述
需要的变量

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

具体步骤
在这里插入图片描述

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拥有票数一票，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

在这里插入图片描述

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。
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。
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。
- 对于（EPOCH，ZXID，SID ）
  SID 为1、2、4的机器投票情况：（1，8，1）（1，8，2）（1，7，4）
选举Leader规则：深度递进优先
- 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