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一、Zookeeper 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
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。也就是说 Zookeeper = 文件系统 + 通知机制。
Zookeeper 特点
① Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群。
② Zookeepe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。
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
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。
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。
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。
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。
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
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
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：
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。
③ 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。
选举Leader规则：
1.EPOCH大的直接胜出
2.EPOCH相同，事务id大的胜出
3.事务id相同，服务器id大的胜出
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、部署Zookeeper集群
第一步 关闭防火墙和安全机制
命令：systemctl stop firewalld
setenforce 0
第二步 安装JDK环境
命令：yum -y install java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
第三步 导入软件包并优化路径
命令：tar xf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7
第四步 备份配置文件
命令：cp -a /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo_sample /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg
第五步 修改配置文件
命令：vim /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg
第六步 远程复制配置文件
命令：scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.8.130:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf
scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.8.140:/usr/local/zookeeper-3.5.7/conf
第七步 创建数据目录和日志目录
命令：mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs
第八步 配置每个服务器的Myid
命令：echo 1 >> /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 2 >> /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 3 >> /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
第九步 编写zookeeper启动脚本
命令：vim /etc/init.d/zookeeper
第十步 如果文件名输入错误需要改名
命令：mv /etc/init.d/zookeeper.sh /etc/init.d/zookeeper
第十一步 给脚本文件赋权并添加系统服务
命令：chmod 777 /etc/init.d/zookeeper
chkconfig --add zookeeper
第十二步 开启所有服务器的zookeeper
命令：service zookeeper start
service zookeeper status
五、Zookeeper + Kafka 部署
第一步 导入软件包并解压优化路径
命令：tar xf kafka_2.13-2.7.1.tgz
mv kafka_2.13-2.7.1 /usr/local/kafka
第二步 备份配置文件
cp /usr/local/kafka/config/server.properties /usr/local/kafka/config/server.properties.bak
第三步 修改配置文件
命令：vim /usr/local/kafka/config/server.properties
第四步 更改环境变量
命令：vim /etc/profile
第五步 刷新配置文件
命令：source /etc/profile
内容：export KAFKA_HOME=/usr/local/kafka
export PATH=$PATH:$KAFKA_HOME/bin
第六步 配置zookeeper启动脚本
命令：vim /etc/init.d/kafka
内容：#!/bin/bash
#chkconfig:2345 22 88
#description:Kafka Service Control Script
KAFKA_HOME='/usr/local/kafka'
case $1 in
start)
echo "---------- Kafka 启动 ------------"
${KAFKA_HOME}/bin/kafka-server-start.sh -daemon ${KAFKA_HOME}/config/server.properties
;;
stop)
echo "---------- Kafka 停止 ------------"
${KAFKA_HOME}/bin/kafka-server-stop.sh
;;
restart)
$0 stop
$0 start
;;
status)
echo "---------- Kafka 状态 ------------"
count=$(ps -ef | grep kafka | egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ];then
echo "kafka is not running"
else
echo "kafka is running"
fi
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
esac
第七步 远程复制脚本文件给所有服务器
命令：scp /etc/init.d/kafka 192.168.8.130:/etc/init.d/
scp /etc/init.d/kafka 192.168.8.140:/etc/init.d/
第八步 赋权并添加系统识别
命令：chmod 777 /etc/init.d/kafka
chkconfig --add kafka
第九步 启动所有节点服务器的kafka服务
命令：service kafka start
第十步 创建Topic并命名
命令：kafka-topics.sh --create --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181 --replication-factor 2 --partitions 3 --topic [名称]
第十一步 查看当前服务的Topic
命令：kafka-topics.sh --list --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181
第十二步 查看Topic的详细信息
命令：kafka-topics.sh --describe --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181
第十三步 发布消息
命令：kafka-console-producer.sh --broker-list 192.168.8.200:9092,192.168.8.130:9092,192.168.8.140:9092 --topic test
消费消息：kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.8.200:9092,192.168.8.130:9092,192.168.8.140:9092 --topic test --from-beginning
第十四步 修改分区数量
命令：kafka-topics.sh --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181 --alter --topic test --partitions [数量]
第十五步 如何删除指定的Topic
命令：kafka-topics.sh --delete --zookeeper 192.168.8.200:2181,192.168.8.130:2181,192.168.8.140:2181 --topic [topic名字]
