Zookeeper入门

概述

管理hadoop体系中的其他框架，负责存储和管理大家都关心的数据，然后接收观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的哪些观察者做出相应的反应。比如商场APP中的降价通知，就有点类似这个模式。

工作机制

1. 存储管理重点数据
2. 客户端向管理员注册对某个数据的监听
3. 一旦数据发生变化时，通知对应的客户

zookeeper系统 = 文件系统 + 通知机制

特点

1. 一个Leader和多个Follower组成的集群
2. 大于半数的节点存活时，zookeeper集群就能正常服务，所以建议zookeeper集群建议主机数量为奇数个。
3. 全局数据一致，无论连接哪个节点，数据都是一致的。
4. 更新请求顺序执行，单线程依次执行
5. 数据更新原子性，一次性数据要么全部更新成功，要么全部失败
6. 在一定时间范围内，Client能读到最新数据

数据结构

Zookeeper的文件结构类似Unix，linux，节点是Znode，默认可以存放1MB的数据，既可以当文件也可以作为目录。

功能

1. 配置文件同步：适合配置文件都一样的分布式系统
2. 统一集群管理：
   • 监听节点的信息
   • 通知关注客户端

搭建Zookeeper

步骤1：准备环境

在开始之前，请确保您已经满足以下要求：

一组物理或虚拟机，用于托管ZooKeeper服务器节点。
安装好Java运行时环境（JRE）。
下载ZooKeeper二进制分发包并解压缩到您的服务器上。您可以从ZooKeeper官方网站下载。
步骤2：配置ZooKeeper

在每个服务器节点上，编辑ZooKeeper的配置文件（通常是zoo.cfg），并配置以下重要参数：

dataDir：这是ZooKeeper用于存储数据快照的目录。确保每个服务器的dataDir设置都不同。
clientPort：ZooKeeper服务器监听客户端连接的端口。默认为2181，您可以根据需要更改它。
tickTime：这是ZooKeeper用于计算时间的基本时间单元，通常设置为几千毫秒（例如，2000ms）。
initLimit：这是启动阶段允许Follower节点与Leader节点连接的时间，通常设置为较大的值（例如，10）。
syncLimit：这是Leader节点与Follower节点之间的通信时间限制，通常设置为较小的值（例如，2）。
server.x：指定每个服务器的ID、主机和端口。例如：server.1=hostname1:2888:3888，其中1是服务器ID，hostname1是服务器的主机名，2888是用于Leader选举通信的端口，3888是用于Leader选举的选举通信端口。
步骤3：启动ZooKeeper服务器

在每个服务器节点上，使用以下命令启动ZooKeeper服务器：

bin/zkServer.sh start

这将启动ZooKeeper服务器，并它们将开始与其他服务器通信。

步骤4：检查集群状态

您可以使用以下命令检查ZooKeeper集群的状态：

bin/zkServer.sh status

这将显示每个服务器的状态以及当前的Leader。

步骤5：测试ZooKeeper

使用ZooKeeper客户端或库来测试您的ZooKeeper集群。您可以编写应用程序来连接到ZooKeeper，创建节点、读取节点数据等操作。

这里解释了一些关键参数：

dataDir：这是ZooKeeper服务器存储数据的目录。ZooKeeper将在此目录中保存数据快照和事务日志。这是必需的配置参数。
clientPort：这是ZooKeeper服务器监听客户端连接的端口。客户端将使用该端口连接到ZooKeeper集群。默认端口是2181，但您可以根据需要更改它。
tickTime：tickTime是ZooKeeper内部用于计算时间的基本时间单元，以毫秒为单位。它用于控制超时和时间相关的参数。通常情况下，您可以将其设置为2000毫秒（2秒）。
initLimit：initLimit是ZooKeeper服务器之间建立初始连接的时间限制，以tick的数量表示。通常情况下，您可以将其设置为10，这意味着在10个tick内，Follower节点必须与Leader节点建立连接。
syncLimit：syncLimit是Leader节点与Follower节点之间通信的时间限制，以tick的数量表示。通常情况下，您可以将其设置为2，这意味着Leader节点和Follower节点之间的通信必须在2个tick内完成。
server.x：这是用于指定每个ZooKeeper服务器的配置的参数。每个服务器都需要一个唯一的ID（x），主机名和端口号。您需要为每个服务器提供一个单独的server.x配置。例如：server.1=hostname1:2888:3888表示第一个服务器，它的ID是1，主机名是hostname1，Leader选举通信端口为2888，选举通信端口为3888。

Zookeeper选举机制

1. 半数机制
2. 自私原则 + 墙头草原则

这里举一个通俗的例子来说明这个机制：
想象一下，有五个小朋友（A、B、C、D、E）要选出班级代表。每个小朋友都希望成为班级代表。他们需要通过投票来决定谁将成为代表。

步骤如下：

1. 提名：每个小朋友在纸上写下自己的名字，表示他们自己是候选人。每个小朋友都提名自己，因为他们都希望成为代表。

2. 投票轮次：然后，老师宣布每轮只能投票给一个小朋友。在第一轮中，所有小朋友投自己一票。

3. 选票计数：老师数票后发现，每个小朋友都得到了一票，没有人获得多数票（也就是至少三票中的一半）。所以在第一轮后还没有产生代表。

4. 下一轮：小朋友们决定再来一轮，但这次他们不能再投给自己。所以在第二轮中，他们每人选择投给了另一个小朋友。

5. 再次计数：老师再次数票，这次发现小朋友C得到了三票，超过了半数。所以小朋友C成为了班级代表。

这个过程就像ZooKeeper选举机制的工作原理。每个服务器（小朋友）都提名自己，然后他们进行多轮的投票，直到有一个服务器获得多数票成为领袖（代表）。这种方式确保了只有一个服务器成为领袖，从而维护了系统的一致性和稳定性。就像在班级代表选举中，只有一个小朋友最终成为代表。

zk命令行的增删改查

1. 增：
   • create path
   • create path ‘xxxx’
   • create -e path
   • create -s /xiyouji/liushahe, 显示序列号，单调递增
   • create -e -s /xiyouji/meihewang 带序号的临时节点
2. 删：
   • delete path : 只能删除空节点
   • deleteall path : 删除非空节点机器子节点
3. 改：
   • set path : 修改节点信息
4. 查：
   • ls path(绝对路径) ： 打印节点的子节点信息
   • get path(绝对路径) ： 获取节点的值
   • ls -s path(绝对路径) ：打印节点的子节点信息和打印节点的结构体信息
   • stat path(绝对路径)：打印节点的结构体信息
   • get -s path(绝对路径) ： 获取节点的信息和打印结构体信息

zk的监听命令

ls -w path 打印节点的子节点信息和添加监听子节点变化（增加或删除）
get -w path 获取节点的值信息和添加节点的值变化监听
以上两个监听命令都是单次的，监听后需要重新注册。
临时节点可以和监听命令关联在一起，当临时节点死亡时可以提醒等待节点及时上位接替死亡节点。

监听器原理

1. 客户端和服务端之间，服务端有监听器列表
2. 客户端有两个线程，一个connect，一个listener
3. 通过connect线程注册监听事件发送给Zookeeper
4. Zookeeper监听到有数据或路径变化，就会将这个消息发送给Listener线程
5. Listener线程内部调用了Process()方法

需要注意以下几点：

监听器是一次性的：一旦监听器被触发，它就被激活一次。如果您想继续监听节点的变化，需要重新注册监听器。

通知的顺序不确定：ZooKeeper不保证通知的顺序。如果多个节点同时发生变化，通知的触发顺序可能是随机的。因此，在编写处理节点变化的代码时，应该考虑到这一点。

会话过期：如果客户端的会话（session）过期，它之前注册的监听器将被删除，需要重新注册。