zookeeper
一.概述
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。
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,从而
实现集群中类似 Master/Slave 管理模式
Zookeeper=文件系统+通知机制
2.特点
- Zookeeper:一个领导者(leader),多个跟随者(follower)组成的集群。
- Leader 负责进行投票的发起和决议,更新系统状态
- 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
- 集群中只要有半数以上节点存活,Zookeeper 集群就能正常服务。
- 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。
- 更新请求顺序进行,来自同一个 client 的更新请求按其发送顺序依次执行。
- 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。
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。
很显然 zookeeper 集群自身维护了一套数据结构。这个存储结构是一个树形结构,其上
的每一个节点,我们称之为"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
4.应用场景
提供的服务包括:分布式消息同步和协调机制、服务器节点动态上下线、统一配置管理、
负载均衡、集群管理等。
二.Zookeeper 安装
2.1 本地模式安装部署
安装前准备:
(1)安装 jdk
(2)通过 filezilla 工具拷贝 zookeeper 到到 linux 系统下
(3)解压到指定目录
[atguigu@hadoop102 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
配置修改
将/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf 这个路径下的 zoo_sample.cfg 修改为 zoo.cfg;
进入 zoo.cfg 文件:vim zoo.cfg
修改 dataDir 路径为
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录上创建 zkData 文件夹
mkdir zkData
操作 zookeeper
(1)启动 zookeeper
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
(2)查看进程是否启动
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain
(3)查看状态:
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/…/conf/zoo.cfg
Mode: standalone
(4)启动客户端:
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
(5)退出客户端:
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit
(6)停止 zookeeper
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ 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: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:LF初始通信时限
集群中的follower跟随者服务器(F)与leader领导者服务器(L)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F在initLimit时间内完成这个工作。
3)syncLimit:LF 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: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
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
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
Znode 有四种形式的目录节点(默认是 persistent )
- 持久化目录节点(PERSISTENT)
客户端与 zookeeper 断开连接后,该节点依旧存在 - 持久化顺序编号目录节点(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 - 临时目录节点(EPHEMERAL)
客户端与 zookeeper 断开连接后,该节点被删除 - 临时顺序编号目录节点(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