Zookeeper分布式应用协调软件的核心概念以及部署

1.Zookeeper分布式协调软件核心概念

Zookeeper官网：https://zookeeper.apache.org/

1.1.什么是Zookeeper

Zookeeper是分布式协调服务，Zookeeper是Apache Hadoop项目下的一个子项目，是树形目录服务结构，可以理解为Zookeeper就是来管理分布式应用程序的，简称ZK。

Zookeeper自身就是一种分布式的架构，主要为分布式应用程序提供一种协调性服务。

Zookeeper公开了一组简单的原语，分布式应用程序可以基于这些原语实现更高级别的同步、配置维护、组和命名服务。它被设计为易于编程，并使用一种数据模型，该模型以熟悉的文件系统目录树结构为样式。它在 Java 中运行，并具有 Java 和 C 的绑定。众所周知，协调服务很难做好。它们特别容易出现竞争条件和死锁等错误。ZooKeeper 背后的动机是减轻分布式应用程序从头开始实现协调服务的责任。

1.2.Zookeeper的核心功能

1）配置管理

应用程序中处于代码部分就是各种配置文件了，例如连接数据库、环境变量等等配置文件，一般情况下都是直接在程序中使用配置文件的方式获取信息，如果我们WEB服务只有少数几台还好，如果WEB服务器有很多上百台，并且需要经常性的修改，这种情况使用配置文件的方式就比较麻烦了。

基于以上情况，就非常需要一种能够集中管理配置的工具，当配置发送了变化时，我们就可以在这个工具中去调整配置参数，所有连接配置中心的程序都可以得到配置变更，无需在每个WEB服务器上进行操作，做到一次修改，全部应用的现象，虽然配置中心这种工具非常方便，但是连接配置中心的程序就会有很多，很多的服务就会依赖这个配置中心，如果配置中心宕机，那么就会导致所有程序不可用，因此我们还需要保证配置中心的服务具备高可用性。

Zookeeper的典型应用场景就是配置中心，Zookeeper本身就是分布式架构，自带高可用性，并且Zookeeper通过ZAB协议提供一致性服务，在很多应用程序中都会依赖Zookeeper进行配置管理，例如Kafka就会利用Zookeeper来维护Broker的信息，Dubbo也会使用Zookeep管理配置实现服务治理。

将配置信息存储在Zookeeper的Znode中，程序通过Znode的名称获取对应的配置信息

4）名称服务

所谓的名称服务是指的域名与IP的解析记录，通常情况下，程序之间的调用是通过域名进行调度的，但是走域名又会消耗大量带宽，因此都会把内网IP和域名的对应关系记录在/etc/hosts文件中，当服务器少的时候还可以接受工作量，当维护的服务器数量成百上前台时，就不是那么好维护了。

基于这种情况，Zookeeper就起到作用了，Zookeeper可以用作记录域名和IP的中心点，我们只需要维护好Zookeeper即可。

3）分布式锁

分布式锁经常会在分布式的架构中出现，如果是单体应用架构，同时来了3条一模一样的请求都去操作相同的数据，程序会先放行第一条请求，随之就会将第二条第三条请求上一个锁，使这两条请求处于等待状态，当第一条请求处理完成后，在把锁打开，允许下一条请求进入，保证系统数据的协同性。

但是在分布式的系统架构中，三个请求会被轮询转发至随机节点，每个节点都认为收到的请求是第一条请求，都不会产生锁，那么就会导致用户数据错乱。

基于分布式环境中的这类问题，就可以利用Zookeeper的分布式锁来实现，在某一个时间只允许一个应用服务去处理，例如同时进入三条请求，第一条请求已经在处理中了，第二三条请求就会被Zookeeper拦截，处于等待状态，并且给通道上锁，当第一条请求处理完毕，再解锁，放行后面的操作请求。

4）集群管理

Zookeeper还可以充当注册中心来使用，所有的应用程序将信息注册到Zookeeper中，Zookeeper可以感知新老节点的加入或者退出。

Zookeeper还可以为无法进行高可用选举的集群充当选举角色，例如ActiveMQ集群。

2.部署Zookeeper单节点模式

2.1.安装JAVA环境

[root@zookeeper ~]# tar xf jdk-8u211-linux-x64.tar.gz -C /data/
[root@zookeeper ~]# vim /etc/profile
JAVA_HOME=/data/jdk1.8.0_211
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
[root@zookeeper ~]# source /etc/profile
[root@zookeeper ~]# java -version
java version "1.8.0_211"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_211-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.211-b12, mixed mode)

2.2.安装并配置Zookeeper服务

1.部署Zookeeper
[root@zookeeper ~]# tar xf apache-zookeeper-3.5.8-bin.tar.gz -C /data/
[root@zookeeper ~]# mv /data/apache-zookeeper-3.5.8-bin/ /data/zookeeper

2.创建数据存储路径
[root@zookeeper ~]# mkdir /data/zookeeper/zkdata

3.修改配置文件
[root@zookeeper ~]# cp /data/zookeeper/conf/zoo_sample.cfg /data/zookeeper/conf/zoo.cfg 
[root@zookeeper ~]# vim /data/zookeeper/conf/zoo.cfg 
tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir=/data/zookeeper/zkdata
clientPort=2181

2.3.启动Zookeeper

1.启动zookeeper
[root@zookeeper ~]# /data/zookeeper/bin/zkServer.sh start
/usr/local/jdk1.8.0_211/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /data/zookeeper/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED

2.查看zookeeper的状态
[root@zookeeper ~]# /data/zookeeper/bin/zkServer.sh status
/usr/local/jdk1.8.0_211/bin/java
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /data/zookeeper/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: standalone				#独立模式表示为单节点

3.查看zookeeper的端口号
[root@zookeeper ~]# netstat -lnpt | grep java
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      8446/java           
tcp6       0      0 :::41943                :::*                    LISTEN      8446/java           
tcp6       0      0 :::2181                 :::*                    LISTEN      8446/java