2 weekend110的zookeeper的原理特性数据模型节点角色顺序号读写机制保证API接口ACL选举 + 应用场景：统一命名服务配置管理集群管理共享锁队列管理

Posted 2020-08-09 大数据和人工智能躺过的坑

在hadoop生态圈里，很多地方都需zookeeper。

 

 

 

 

 

启动的时候，都是普通的server，但在启动过程中，通过一个特定的选举机制，选出一个leader。

 

      只运行在一台服务器上，适合测试环境；Zookeeper 的启动脚本在 bin 目录下；在启动脚本之前，还有几个基本的配置项需要配置一下， tickTime ：这个时间是作为 Zookeeper 服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔，也就是每个  tickTime  时间就会发送一个心跳；dataDir：顾名思义就是 Zookeeper 保存数据的目录，默认情况下，Zookeeper 将写数据的日志文件也保存在这个目录里；clientPort：这个端口就是客户端连接 Zookeeper 服务器的端口，Zookeeper 会监听这个端口，接受客户端的访问请求。当这些配置项配置好后，就可以启动 Zookeeper 了，启动后使用命令echo ruok | nc localhost 2181检查 Zookeeper 是否已经在服务

 

        Zookeeper 不仅可以单机提供服务，同时也支持多机组成集群来提供服务 , 实际上 Zookeeper 还支持另外一种伪集群的方式，也就是可以在一台物理机上运行多个 Zookeeper 实例；nitLimit：这个配置项是用来配置 Zookeeper 接受客户端（这里所说的客户端不是用户连接 Zookeeper 服务器的客户端，而是 Zookeeper 服务器集群中连接到 Leader 的 Follower 服务器）初始化连接时最长能忍受多少个心跳时间间隔数。当已经超过 10 个心跳的时间（也就是 tickTime）长度后 Zookeeper 服务器还没有收到客户端的返回信息，那么表明这个客户端连接失败。总的时间长度就是 5*2000=10 秒；syncLimit：这个配置项标识 Leader 与 Follower 之间发送消息，请求和应答时间长度，最长不能超过多少个 tickTime 的时间长度，总的时间长度就是 2*2000=4 秒；server.A=B：C：D：其中 A 是一个数字，表示这个是第几号服务器；B 是这个服务器的 ip 地址；C 表示的是这个服务器与集群中的 Leader 服务器交换信息的端口；D 表示的是万一集群中的 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。如果是伪集群的配置方式，由于 B 都是一样，所以不同的 Zookeeper 实例通信端口号不能一样，所以要给它们分配不同的端口号。除了修改 zoo.cfg 配置文件，集群模式下还要配置一个文件 myid，这个文件在 dataDir 目录下，这个文件里面就有一个数据就是 A 的值，Zookeeper 启动时会读取这个文件，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那个 server。分别在3台机器上启动ZooKeeper的Server：sh bin/zkServer.sh start；运行于一个集群上，适合生产环境，这个计算机集群被称为一个“集合体”（ensemble）。Zookeeper通过复制来实现高可用性，只要集合体中半 数以上的机器处于可用状态，它就能够保证服务继续。为什么一定要超过半数呢？这跟Zookeeper的复制策略有关：zookeeper确保对znode 树的每一个修改都会被复制到集合体中超过半数的机器上。

 

 

      在一台机器上部署了3个server；需要注意的是clientPort这个端口如果在1台机器上部署多个server,那么每台机器都要不同的clientPort，比如 server1是2181,server2是2182，server3是2183，dataDir和dataLogDir也需要区分下。

 

 

       在一台机器上部署了3个server；需要注意的是clientPort这个端口如果在1台机器上部署多个server,那么每台机器都要不同的clientPort，比如 server1是2181,server2是2182，server3是2183，dataDir和dataLogDir也需要区分下；最后几行唯一需要注意的地方就是 server.X 这个数字就是对应 data/myid中的数字。你在3个server的myid文件中分别写入了1，2，3，那么每个server中的zoo.cfg都配 server.1,server.2,server.3就OK了。因为在同一台机器上，后面连着的2个端口3个server都不要一样，否则端口冲突，其 中第一个端口用来集群成员的信息交换，第二个端口是在leader挂掉时专门用来进行选举leader所用。进入zookeeper-3.3.2/bin 目录中，./zkServer.sh start启动一个server,这时会报大量错误？其实没什么关系，因为现在集群只起了1台server，zookeeper服务器端起来会根据 zoo.cfg的服务器列表发起选举leader的请求，因为连不上其他机器而报错，那么当我们起第二个zookeeper实例后，leader将会被选 出，从而一致性服务开始可以使用，这是因为3台机器只要有2台可用就可以选出leader并且对外提供服务(2n+1台机器，可以容n台机器挂掉)。

 

-      znode 可以被监控，包括这个目录节点中存储的数据的修改，子节点目录的变化等，一旦变化可以通知设置监控的客户端，这个功能是zookeeper对于应用最重要的特性，通过这个特性可以实现的功能包括配置的集中管理，集群管理，分布式锁等等。

 

-    znode 可以是临时节点，一旦创建这个 znode 的客户端与服务器失去联系，这个 znode 也将自动删除，Zookeeper 的客户端和服务器通信采用长连接方式，每个客户端和 服务器通过心跳来保持连接，这个连接状态称为 session，如果 znode 是临时节点，这个 session 失效，znode 也就删除了；持久化目录节点，这个目录节点存储的数据不会丢失；顺序自动编号的目录节点，这种目录节点会根据当前已近存在的节点数自动加 1，然后返回给客户端已经成功创建的目录节点名；临时目录节点，一旦创建这个节点的客户端与服务器端口也就是 session 超时，这种节点会被自动删除；临时自动编号节点

 

至于，怎么删除zookeeper的节点？

 

 

 

单节点

 

三节点

 

-    不存在部分数据写入成功或失败的情形；

 

 

-      创建一个给定的目录节点 path, 并给它设置数据；判断某个 path 是否存在，并设置是否监控这个目录节点，这里的 watcher 是在创建 ZooKeeper 实例时指定的 watcher，exists方法还有一个重载方法，可以指定特定的 watcher ；重载方法，这里给某个目录节点设置特定的 watcher；删除 path 对应的目录节点，version 为 -1 可以匹配任何版本，也就删除了这个目录节点所有数据 ；获取指定 path 下的所有子目录节点，同样 getChildren方法也有一个重载方法可以设置特定的 watcher 监控子节点的状态

 

 

      给 path 设置数据，可以指定这个数据的版本号，如果 version 为 -1 怎可以匹配任何版本；获取这个 path 对应的目录节点存储的数据，数据的版本等信息可以通过 stat 来指定，同时还可以设置是否监控这个目录节点数据的状态；客户端将自己的授权信息提交给服务器，服务器将根据这个授权信息验证客户端的访问权限；给某个目录节点重新设置访问权限，需要注意的是 Zookeeper 中的目录节点权限不具有传递性，父目录节点的权限不能传递给子目录节点。目录节点 ACL 由两部分组成：perms 和 id。Perms 有 ALL、READ、WRITE、CREATE、DELETE、ADMIN 几种 而 id 标识了访问目录节点的身份列表，默认情况下有以下两种：ANYONE_ID_UNSAFE = new Id(“world”, “anyone”) 和 AUTH_IDS = new Id(“auth”, “”) 分别表示任何人都可以访问和创建者拥有访问权限；获取某个目录节点的访问权限列表

 

-      znode以某种方式发生变化时，“观察”（watch）机制可以让客户端得到通知。可以针对ZooKeeper服务的“操作”来设置观察，该服务的其他 操作可以触发观察。比如，客户端可以对某个客户端调用exists操作，同时在它上面设置一个观察，如果此时这个znode不存在，则exists返回 false，如果一段时间之后，这个znode被其他客户端创建，则这个观察会被触发，之前的那个客户端就会得到通知。

 

-    znode以某种方式发生变化时，“观察”（watch）机制可以让客户端得到通知。可以针对ZooKeeper服务的“操作”来设置观察，该服务的其他 操作可以触发观察。比如，客户端可以对某个客户端调用exists操作，同时在它上面设置一个观察，如果此时这个znode不存在，则exists返回 false，如果一段时间之后，这个znode被其他客户端创建，则这个观察会被触发，之前的那个客户端就会得到通知。

 

       znode以某种方式发生变化时，“观察”（watch）机制可以让客户端得到通知。可以针对ZooKeeper服务的“操作”来设置观察，该服务的其他 操作可以触发观察。比如，客户端可以对某个客户端调用exists操作，同时在它上面设置一个观察，如果此时这个znode不存在，则exists返回 false，如果一段时间之后，这个znode被其他客户端创建，则这个观察会被触发，之前的那个客户端就会得到通知。

 

     如果发生session close、authFail和invalid，那么所有类型的wather都会被触发

 

 

NodeCreated:节点创建事件

NodeDeleted：节点被删除事件

NodeDataChanged：节点数据改变事件

NodeChildrenChanged：节点的子节点改变事件

 

每个ACL都是身份验证模式、符合该模式的一个身份和一组权限的组合

 

每个ACL都是身份验证模式、符合该模式的一个身份和一组权限的组合

 

每个ACL都是身份验证模式、符合该模式的一个身份和一组权限的组合

 

      Broadcast模式极其类似于分布式事务中的2pc（two-phrase commit 两阶段提交）：即leader提起一个决议，由followers进行投票，leader对投票结果进行计算决定是否通过该决议，如果通过执行该决议（事务），否则什么也不做。

 

 

       Broadcast模式极其类似于分布式事务中的2pc（two-phrase commit 两阶段提交）：即leader提起一个决议，由followers进行投票，leader对投票结果进行计算决定是否通过该决议，如果通过执行该决议（事务），否则什么也不做。

 

      首先看一下选举的过程，zk的实现中用了基于paxos算法（主要是fastpaxos）的实现。具体如下；此外恢复模式下，如果是重新刚从崩溃状态恢复的或者刚启动的的server还会从磁盘快照中恢复数据和会话信息。（zk会记录事务日志并定期进行快照，方便在恢复时进行状态恢复）

 

选完leader以后，zk就进入状态同步过程。

 

Observing: 观察状态，这时候observer会观察leader是否有改变，然后同步leader的状态；

Following:  跟随状态，接收leader的proposal ，进行投票。并和leader进行状态同步

 

Looking: 寻找状态，这个状态不知道谁是leader，会发起leader选举；

Leading:    领导状态，对Follower的投票进行决议，将状态和follower进行同步

 

比如Dubbo，

 

底层可以任意加，上层不需改。

 

它这个就是一个典型的Dubbo框架，底层可以任意加，上层不需改

 

      Zookeeper很容易实现这种集中式的配置管理，比如将APP1的所有配置配置到/APP1 znode下，APP1所有机器一启动就对/APP1这个节点进行监控(zk.exist(“/APP1″,true)),并且实现回调方法 Watcher，那么在zookeeper上/APP1 znode节点下数据发生变化的时候，每个机器都会收到通知，Watcher方法将会被执行，那么应用再取下数据即可 (zk.getData(“/APP1″,false,null));

 

      应用集群中，我们常常需要让每一个机器知道集群中（或依赖的其他某一个集群）哪些机器是活着的，并且在集群机器因为宕机，网络断链等原因能够不在人工介入的情况下迅速通知到每一个机器。Zookeeper同样很容易实现这个功能，比如我在zookeeper服务器端有一个znode叫/APP1SERVERS,那么集群中每一个机器启动 的时候都去这个节点下创建一个EPHEMERAL类型的节点，比如server1创建/APP1SERVERS/SERVER1(可以使用ip,保证不重 复)，server2创建/APP1SERVERS/SERVER2，然后SERVER1和SERVER2都watch /APP1SERVERS这个父节点，那么也就是这个父节点下数据或者子节点变化都会通知对该节点进行watch的客户端。因为EPHEMERAL类型节 点有一个很重要的特性，就是客户端和服务器端连接断掉或者session过期就会使节点消失，那么在某一个机器挂掉或者断链的时候，其对应的节点就会消 失，然后集群中所有对/APP1SERVERS进行watch的客户端都会收到通知，然后取得最新列表即可。

 

 

     Zookeeper 如何实现 Leader Election，也就是选出一个 Master Server；另外有一个应用场景就是集群选master,一旦master挂掉能够马上能从slave中选出一个master,实现步骤和前者一样，只是机器在启动的 时候在APP1SERVERS创建的节点类型变为EPHEMERAL_SEQUENTIAL类型，这样每个节点会自动被编号

 

     Zookeeper 如何实现 Leader Election，也就是选出一个 Master Server；另外有一个应用场景就是集群选master,一旦master挂掉能够马上能从slave中选出一个master,实现步骤和前者一样，只是机器在启动的 时候在APP1SERVERS创建的节点类型变为EPHEMERAL_SEQUENTIAL类型，这样每个节点会自动被编号

 

      Zookeeper 如何实现 Leader Election，也就是选出一个 Master Server；另外有一个应用场景就是集群选master,一旦master挂掉能够马上能从slave中选出一个master,实现步骤和前者一样，只是机器在启动的 时候在APP1SERVERS创建的节点类型变为EPHEMERAL_SEQUENTIAL类型，这样每个节点会自动被编号

 

 

      Zookeeper 如何实现 Leader Election，也就是选出一个 Master Server；另外有一个应用场景就是集群选master,一旦master挂掉能够马上能从slave中选出一个master,实现步骤和前者一样，只是机器在启动的 时候在APP1SERVERS创建的节点类型变为EPHEMERAL_SEQUENTIAL类型，这样每个节点会自动被编号