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一.Zookeeper概述：
1.1 概述：
1.2 特点：
1.3数据结构
1.4 应用场景：
二 Zookeeper安装
2.1 本地模式安装部署
2.2 配置参数解读
三 Zookeeper内部原理
3.1 选举机制
3.2 节点类型
3.3 stat结构体
3.4 监听器原理
3.5 写数据流程
四 Zookeeper实战
4.1 分布式安装部署
4.2 客户端命令行操作
一.Zookeeper概述：
1.1 概述：
Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式应用提供协调服务的Apache项目。Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。
1.2 特点：
(1)Zookeeper：一个领导者（leader），多个跟随者（follower）组成的集群。
(2)Leader负责进行投票的发起和决议，更新系统状态。
(3)Follower用于接收客户请求并向客户端返回结果，在选举Leader过程中参与投票。
(4)集群中奇数台服务器只要有半数以上节点存活，Zookeeper集群就能正常服务。
(5)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。
(6)更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行。
(7)数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。
(8)实时性，在一定时间范围内，client能读到最新数据。
1.3数据结构：
ZooKeeper数据模型的结构与Unix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的元数据，每个ZNode都可以通过其路径唯一标识
1.4 应用场景：
1.4.1统一命名服务
1.4.2 统一配置管理
1.分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题
(1)一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如hadoop集群
(2)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ZK实现
(1)可配置信息写入ZK上的一个Znode
(2)各个节点监听这个ZNode
(3)一旦Znode中的数据被修改，ZK将通知各个节点
1.4.3统一集群管理
集群管理结构图如下所示。
1.分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的。
(1)可根据节点实时做出一些调整
2.可交由Zk实现
(1)可将节点信息写入ZK上的一个ZNode
(2)监听这个Znode可获取它的实时状态变化
3.典型应用
(1)HBase中Master状态监控与选举
1.4.4 服务器节点动态上下线
1.4.5 软负载均衡
二 Zookeeper安装
2.1 本地模式安装部署
1.安装前准备：
(1)安装jdk
(2)上传zookeeper到linux系统下
(3)解压到指定目录
tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
(4)配置环境变量
输入命令：
vi /etc/profile
添加内容：
export ZOOKEEPER_HOME=/opt/module/zookeeper-3.4.10
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin
2.配置修改
(1)将/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个路径下的zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg；
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
(2)进入zoo.cfg文件：
vim zoo.cfg
(3)修改dataDir路径为
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
(4)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录上创建zkData文件夹
cd /opt/module/zookeeper-3.4.10
mkdir zkData
3.操作zookeeper
(1)启动zookeeper
bin/zkServer.sh start
(2)查看进程是否启动
jps
(3)查看状态：
bin/zkServer.sh status
(4)启动客户端：
bin/zkCli.sh
(5)退出客户端：
quit
(6)停止zookeeper
bin/zkServer.sh stop
2.2 配置参数解读
解读zoo.cfg文件中参数含义
(1)tickTime=2000：通信心跳数，Zookeeper服务器心跳时间，单位毫秒
Zookeeper使用的基本时间，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，时间单位为毫秒。
它用于心跳机制，并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)
(2)initLimit=10：Leader和Follower初始通信时限
集群中的follower跟随者服务器与leader领导者服务器之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量），用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限。
投票选举新leader的初始化时间
Follower在启动过程中，会从Leader同步所有最新数据，然后确定自己能够对外服务的起始状态。
Leader允许Follower在initLimit时间内完成这个工作。
(3)syncLimit=5：Leader和Follower同步通信时限
集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位，假如响应超过syncLimit * tickTime，Leader认为Follwer死掉，从服务器列表中删除Follwer。
在运行过程中，Leader负责与ZK集群中所有机器进行通信，例如通过一些心跳检测机制，来检测机器的存活状态。
如果L发出心跳包在syncLimit之后，还没有从F那收到响应，那么就认为这个F已经不在线了。
(4)dataDir：数据文件目录+数据持久化路径
保存内存数据库快照信息的位置，如果没有其他说明，更新的事务日志也保存到数据库。
(5)clientPort=2181：客户端连接端口
监听客户端连接的端口
三 Zookeeper内部原理
3.1 选举机制
Server ID： myid(权重越大)
Zxid：数据ID(先一数据低进行选择)
1.半数机制（Paxos 协议）：
集群中半数以上机器存活，集群可用。所以zookeeper适合装在奇数台机器上。
2.Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定master和slave。
但是，zookeeper工作时，是有一个节点为leader，其他则为follower，Leader是通过内部的选举机制临时产生的。
3.以一个简单的例子来说明整个选举的过程。
假设有五台服务器组成的zookeeper集群，它们的id从1-5，同时它们都是最新启动的，也就是没有历史数据，在存放数据量这一点上，都是一样的。假设这些服务器依序启动，来看看会发生什么。
- (1)服务器1启动，此时只有它一台服务器启动了，它发出去的报没有任何响应，所以它的选举状态一直是LOOKING状态。
- (2)服务器2启动，它与最开始启动的服务器1进行通信，互相交换自己的选举结果，由于两者都没有历史数据，所以id值较大的服务器2胜出，但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3)，所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。
- (3)服务器3启动，根据前面的理论分析，服务器3成为服务器1、2、3中的老大，而与上面不同的是，此时有三台服务器选举了它，所以它成为了这次选举的leader。
- (4)服务器4启动，根据前面的分析，理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的，但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3，所以它只能接收当小弟的命了。
- (5)服务器5启动，同4一样当小弟。
3.2 节点类型
1.Znode有两种类型：
- 短暂（ephemeral）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点自己删除
- 持久（persistent）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点不删除
2.Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent ）
(1)持久化目录节点（PERSISTENT）(小写：persistent)
客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在。
(2)持久化顺序编号目录节点(PERSISTENT_SEQUENTIAL)(小写：persistent_sequential)
客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号。
(3)临时目录节点（EPHEMERAL）(ephemeral)
客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除。
(4)临时顺序编号目录节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)(ephemeral_sequential)
客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号。
3.创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护
4.在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序
3.3 stat结构体
1.czxid- 引起这个znode创建的zxid，创建节点的事务的zxid
每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳，也就是ZooKeeper事务ID。
事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid，如果zxid1小于zxid2，那么zxid1在zxid2之前发生。
2.ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)
3.mzxid - znode最后更新的zxid
4.mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)
5.pZxid-znode最后更新的子节点zxid
6.cversion - znode子节点变化号，znode子节点修改次数
7.dataversion - znode数据变化号
8.aclVersion - znode访问控制列表的变化号
9.ephemeralOwner- 如果是临时节点，这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。
10.dataLength- znode的数据长度
11.numChildren - znode子节点数量
3.4 监听器原理
1.监听原理详解：
(1) 首先要有一个main()线程
(2) 在main线程中创建ZK客户端，这是会创建两个线程，一个负责网络连接通信(connect),一个负责监听(listener)
(3) 通过connect线程将注册的监听事件发送给ZK
(4) 在ZK的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中
(5) ZK监听到有数据或路径发生变化时，就会将这个消息发送给listener线程
(6) Listener线程内部调用process()方法
2.常见的监听
1.监听节点数据的变化
Get path [watch]
2.监听子节点增减的变化
Ls path [watch]
3.5 写数据流程
读是局部性的，即client只需要从与它相连的server上读取数据即可；而client有写请求的话，与之相连的server会通知leader，然后leader会把写操作分发给所有server。所以定要比读慢很多。
四 Zookeeper实战
4.1 分布式安装部署
1.集群规划
在hadoop1、hadoop2和hadoop3三个节点上部署Zookeeper。
2.解压安装
(1)解压zookeeper安装包到/opt/module/目录下
tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
(2)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录下创建zkData
mkdir -p zkData
(3)重命名/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个目录下的zoo_sample.cfg为zoo.cfg
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
2.配置zoo.cfg文件
(1)具体配置
vi /opt/module/zookeeper-3.4.10/conf/zoo.cfg
修改内容：
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
增加如下配置
#######################cluster##########################
server.1=hadoop1:2888:3888
server.2=hadoop2:2888:3888
server.3=hadoop3:2888:3888
(2)配置参数解读
Server.A=B:C:D。
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是这个服务器与集群中的Leader服务器交换信息的端口；
D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。
集群模式下配置一个文件myid，这个文件在dataDir目录下，这个文件里面有一个数据就是A的值，Zookeeper启动时读取此文件，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哪个server。
3.集群操作
(1)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData目录下创建一个myid的文件
touch myid
添加myid文件，注意一定要在linux里面创建，在notepad++里面很可能乱码
(2)编辑myid文件
vi myid
在文件中添加与server对应的编号：如1
(3)拷贝配置好的zookeeper到其他机器上
并分别修改myid文件中内容为3、4,并修改环境变量，和hadoop1一样
scp -r /opt/module/zookeeper-3.4.10/ root@hadoop2:/opt/module/
scp -r /opt/module/zookeeper-3.4.10/ root@hadoop3:/opt/module/
(4)三台都修改环境变量
vi /etc/profile
修改内容：
export ZOOKEEPER_HOME=/opt/module/zookeeper-3.4.10
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin
使环境变量生效：
source /etc/profile
(5)分别启动zookeeper
hadoop1:
bin/zkServer.sh start
hadoop2
bin/zkServer.sh start
hadoop3
bin/zkServer.sh start
(5)查看状态
bin/zkServer.sh status
bin/zkServer.sh status
bin/zkServer.sh status
4.2 客户端命令行操作
| 命令基本语法 | 功能描述 |
|---|---|
| help | 显示所有操作命令 |
| ls path [watch] | 使用 ls 命令来查看当前znode中所包含的内容 |
| ls2 path [watch] | 查看当前节点数据并能看到更新次数等数据 |
| create | 普通创建(永久节点) |
| -s | 含有序列 |
| -e | 临时(重启或者超时消失) |
| get path [watch] | 获得节点的值 |
| set | 设置节点的具体值 |
| stat | 查看节点状态 |
| delete | 删除节点 |
| rmr | 递归删除节点 |
1.启动客户端
bin/zkCli.sh
2.显示所有操作命令
help
3.查看当前znode中所包含的内容
ls /
4.查看当前节点数据并能看到更新次数等数据
ls2 /
5.创建普通节点
create /app1 "hello app1"
create /app1/server101 "192.168.1.101"
6.获得节点的值
get /app1
get /app1/server101
7.创建短暂节点
create -e /app-emphemeral 8888
(1)在当前客户端是能查看到的
ls /
(2)退出当前客户端然后再重启客户端
quit
bin/zkCli.sh
(3)再次查看根目录下短暂节点已经删除
ls /
8.创建带序号的节点
(1)先创建一个普通的根节点app2
create /app2 "app2"
(2)创建带序号的节点
create -s /app2/aa 888
create -s /app2/bb 888
create -s /app2/cc 888
如果原节点下有1个节点，则再排序时从1开始，以此类推。
create -s /app1/aa 888
9.修改节点数据值
set /app1 999
10.节点的值变化监听
(1)在104主机上注册监听/app1节点数据变化
get /app1 watch
(2)在103主机上修改/app1节点的数据
set /app1 777
(3)观察104主机收到数据变化的监听
11.节点的子节点变化监听（路径变化）
(1)在104主机上注册监听/app1节点的子节点变化
ls /app1 watch
(2)在103主机/app1节点上创建子节点
create /app1/bb 666
(3)观察104主机收到子节点变化的监听
12.删除节点
delete /app1/bb
13.递归删除节点
rmr /app2
14.查看节点状态
stat /app1
