ZooKeeper集群

Posted 2021-08-19 他和晚风一样温柔

文章目录

• Zookeeper概述
• • Zookeeper定义
  • Zookeeper 工作机制
  • Zookeeper特点
  • Zookeeper 数据结构
  • Zookeeper应用场景
• Zookeeper选举机制
• • 总结选举规则
• 部署Zookeeper服务器

Zookeeper概述

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。

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

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。

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。

统一命名服务
在分布式的环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别。例如：IP地址不容易记住，而域名就方便记忆。就像百度的IP你们可能不知道，但是都知道他的域名是www.baidu.com。

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2ooKeeper实现。可将配置信息写入2ooKeeper上的一个Znode。各个客户端服务器监听这个2node。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ZNMode。监听这个ZNMode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。

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;(5）服务器5启动，同4一样当小弟。

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、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。
• 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。

PS

• 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Ex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

总结选举规则

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

部署Zookeeper服务器

实验环境

主机名	操作系统	IP地址	安装包
Centos7-4	Centos7	192.168.73.66	apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar
Centos7-5	Centos7	192.168.73.168	apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar
Centos7-6	Centos7	192.168.73.55	apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar