Zookeeper集群

Posted 2021-08-17 奋斗的蜗牛灬

目录

• 前言
• 一、Zookeeper 概述
• • 1.1 Zookeeper 工作机制
  • 1.2 Zookeeper 特点
  • 1.3 Zookeeper数据结构
  • 1.4 Zookeeper 应用场景
  • 1.5 Zookeeper 选举机制
  • • 1.5.1 第一次启动选举机制
    • 1.5.2 非第一次启动选举机制
• 二、Zookeeper 集群部署
• • 2.1 环境准备
  • 2.2 安装 Zookeeper 软件，修改配置
  • 2.3 设置 myid
  • 2.4 添加系统启动服务

前言

一、Zookeeper 概述

• 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

1.1 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。

1.2 Zookeeper 特点

• Zookeeper 是由有 一个领导者（Leader)，多个跟随者（Follower）组成的集群。
• 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（最少三台）。
• 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。
• 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。
  

1.3 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。
  

1.4 Zookeeper 应用场景

Zookeeper 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

• 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。
• 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

• 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。
• 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ZDMode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。

1.5 Zookeeper 选举机制

1.5.1 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 FOLLONING，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LOCKING 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。

1.5.2 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（服务器ID）分别为 1、2、3、4、5，ZXID（事务ID）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。
  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zxD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

二、Zookeeper 集群部署

2.1 环境准备

准备服务器、关闭防护墙、安装JDK服务，准备安装包

准备3台服务器（奇数）做 Zookeeper集群 
192.168.10.10
192.168.10.60
192.168.10.111

安装前关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce o

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

//下载Zookeeper安装包
官方下载地址:https:/larchive.apache.org/dist/zookeeperl
cd /opt
wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

2.2 安装 Zookeeper 软件，修改配置

三台机器都安装软件
192.168.10.10
192.168.10.60
192.168.10.111

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

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

3188 是 leader 和 forward 通信数据交换的端口 ，
3288 是leader选是交换信息用的端口

保存退出

另外两台做相同的操作，可以把配置文件拷贝过去。

配置文件因为所用软件包一样，内容一样，不用改

创建配置的目录

2.3 设置 myid

机器 192.168.10.10 myid 设置为1
192.168.10.60 myid 设置为2
192.168.10.111 myid 设置为3

2.4 添加系统启动服务

查看服务自带的启动脚本文件，

vim /etc/init.d/zookeeper

#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90   #20 开机第20个启动  90  关机第90个关闭
#desc: this is zookeeper service control script

ZK_HOME='/usr/local/zookeeper-3.5.7'

case $1 in
start)
        echo "zookeeper 服务正在启动..."
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh start
;;
stop)
        echo "zookeeper 服务正在停止..."
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh stop
;;

restart)
        echo "zookeeper 服务正在重启..."
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh restart
;;

status)
        echo "zookeeper 服务器状态是..."
        $ZK_HOME/bin/zkServer.sh status
;;

*)
        echo "Usage $0 {start|stop|restart|status}"
        
esac

通过 scp 把这个启动文件给另外两台机器

然后在另外两台机器执行

chkconfig --add zookeeper 

机器 
192.168.10.10
192.168.10.60
192.168.10.111
先后执行
service zookeeper start

name进行选举时，当第二台10.60 开机时，myid 为2 最大，所以此时10.60有两票，为leader , 10.111 再开机时，为 follower ,leader 不变

分别执行
service zookeeper status 查看 集群中的 leader 和 follower

10.111 第三台启动