一、Zookeeper概述

1.Zookeeper定义

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。

2.Zookeeper的工作机制

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。

3.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。

4.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–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。

5.Zookeeper 的应用场景

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–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–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。

6.Zookeeper选举机制

6.1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; (5) 服务器5启动，同4一样当小弟。

6.2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一一时，就会开始进入Leader选举:

1)服务器初始化启动。

2)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:

1)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。

2)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, 同一时刻，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

二、部署zookeeper集群服务

1.准备3台服务器做zookeeper集群

192.168.64.128 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

192.168.64.129 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

192.168.64.130 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

2.安装前准备

//关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

//安装JDK
yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
java -version

//下载安装包
cd /opt
wget https;//archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

3.安装zookeeper

cd /opt
tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz /usr/local/zookeeper

//修改配置文件
cd /usr/local/zookeeper/conf/
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

vim zoo.cfg
tickTime=2000
#通信心跳时间，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒
initLimit=10
#Leader和Follower初始连接时能容忍的最多心跳数( tickTime的数量)，这里表示为10*2s
syncLimit=5
#Leader和Follower之间同步通信的超时时间，这里表示如果超过5*2s，Leader认 为Follwer死掉，并从服务器列表中删除Follwer
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data
#修改，指定保存Zookeeper中的数据的目录，目录需要单独创建
dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/logs 
#添加，指定存放日志的目录，目录需要单独创建
clientPort=2181
#客户端连接端口
#添加集群信息
server.1=192.168.80.10:3188:3288
server.2=192.168.80.11:3188:3288
server.3=192.168.80.12:3188:3288

//拷贝配置好的Zookeeper 配置文件到其他机器上
scp /usr/ local/ zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.64.129:/usr/local/ zookeeper-3.5.7/conf/ 
scp /usr/ local/ zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.64.130:/usr/local/ zookeeper-3.5.7/conf/
//在每个节点上创建数据目录和日志目录
mkdir /usr/ local/ zookeeper-3.5.7/data
mkdir /usr/ local/ zookeeper-3.5.7/logs 
//在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个myid的文件
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

4.配置zookeeper启动脚本

#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90
#description:zookeeper service control script
ZK_HOME='/usr/local/zookeeper'
case $1 in
start)
        echo "-------zookeeper 启动-------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh start
;;
stop)
        echo "-------zookeeper 停止-------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh stop
;;
restart)
        echo "-------zookeeper 重启-------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh restart
;;
status)
        echo "-------zookeeper 状态-------"
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh status
;;
*)
        echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
esac

//设置开机自启
chmod +x /etc/init.d/zookeeper
chkconfig --add zookeeper
//分别启动Zookeeper
service zookeeper start
//查看当前状态
service zookeeper status

192.168.64.128为follower

192.168.64.129为leader

192.168.64.130为follower

3、总结

1. ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务。分布式应用程序可以基于 ZooKeeper 实现诸如数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协 调/通知、集群管理、Master 选举、配置维护，名字服务、分布式同步、分布式锁和分布式队列 等功能。
2. ZK的数据结构，每一个子目录都成为一个znode，znode可以有子节点目录，每一个znode可以存储数据。但是Ephemeral类型的目录节点类型的目录节点不能有子节点目录。znode是有版本。znode可以是临时节点。znode目录名可以自动编号。znode可以被监控（这是核心，zk很多功能都是靠这个实现的）。
3. 数据同步的端口：3188，也就是Leader和Follower交换信息的端口；选举机制端口：3288。
4. 集群中最少要有3台机器（2N+1），保证机器数量时奇数。
5. 集群有三台机器，挂了一台，也能够运行，只要保证存活的机器数大于一集群总数的一半就行了。