ZooKeeper的安装与详解
安装zookeeper的注意事项：
安装前需要安装好jdk
检测集群时间是否同步
检测防火墙是否关闭
检测主机 ip映射有没有配置
##下载安装包、解压
下载地址：
CDH版本：http://archive.cloudera.com/cdh5/cdh/5/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0.tar.gz
apache版本：https://archive.apache.org/dist/zookeeper/
1、解压：
cd /export/software
tar -zxvf zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0.tar.gz -C /export/servers/
2、修改环境变量（注意：3台zookeeper都需要修改）
vim /etc/profile
export ZOOKEEPER_HOME=/export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin
source /etc/profile
3、修改zookeeper配置文件
cd /export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0/conf
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vim zoo.cfg
修改内容：
dataDir=/export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0/zkdata
添加内容：
# (心跳端口、选举端口)
server.1=node01:2888:3888
server.2=node02:2888:3888
server.3=node03:2888:3888
4、创建文件夹：
mkdir -p /export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0/zkdata
5、在zkdata文件夹下新建myid文件，myid的文件内容为：
cd /export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0/zkdata
echo 1 > myid
6、分发安装包到其他机器
scp -r /export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0 root@node02:/export/servers
scp -r /export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0 root@node03:/export/servers
7、修改其他机器的配置文件
在node02上：
vim /export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0/zkdata/myid
修改myid为：2
在node03上：
vim /export/servers/zookeeper-3.4.5-cdh5.14.0/zkdata/myid
修改myid为：3
8、启动（每台机器）
zkServer.sh start
zkServer.sh status
将所有集群全部开启
启动zkServer有两台会显示为 为属下
另外一台会显示为
老大
ZooKeeper的知识梳理：
Zookeeper集群搭建指的是ZooKeeper分布式模式安装。通常由2n+1台servers组成。这是因为为了保证Leader选举（基于Paxos算法的实现）能过得到多数的支持，所以ZooKeeper集群的数量一般为奇数。
如果要想使用Observer模式，可在对应节点的配置文件添加如下配置：
peerType=observer
其次，必须在配置文件指定哪些节点被指定为Observer，如：
server.1:node-1:2181:3181:observer
Zookeeper是一个分布式协调服务的开源框架。主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题。
ZooKeeper本质上是一个分布式的小文件存储系统。
ZooKeeper特性
- 全局数据一致：集群中每个服务器保存一份相同的数据副本，client无论连接到哪个服务器，展示的数据都是一致的，这是最重要的特征；
- 可靠性：如果消息被其中一台服务器接受，那么将被所有的服务器接受。
- 顺序性：包括全局有序和偏序两种：全局有序是指如果在一台服务器上消息a在消息b前发布，则在所有Server上消息a都将在消息b前被发布；偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布，a必将排在b前面。
- 数据更新原子性：一次数据更新要么成功（半数以上节点成功），要么失败，不存在中间状态；
- 实时性：Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失效的信息。
ZooKeeper shell
客户端连接 zkCli.sh –server node01
创建节点
create [-s] （顺序节点）[-e]（临时节点） /路径 内容
创建顺序节点后面会跟很多0
临时节点就是自己名字
创建永久节点：
读取节点
与读取相关的命令有ls 命令和get 命令，ls命令可以列出Zookeeper指定节点下的所有子节点，只能查看指定节点下的第一级的所有子节点；get命令可以获取Zookeeper指定节点的数据内容和属性信息。
ls path [watch]
get path [watch]
ls2 path [watch]
更新节点
set path data [version]
data就是要更新的新内容，version表示数据版本。
现在dataVersion已经变为1了，表示进行了更新。
删除节点
delete path [version]
若删除节点存在子节点，那么无法删除该节点，必须先删除子节点，再删除父节点。
Rmr path
可以递归删除节点。
quota
setquota -n|-b val path 对节点增加限制。
n:表示子节点的最大个数
b:表示数据值的最大长度
val:子节点最大个数或数据值的最大长度
path:节点路径
listquota path 列出指定节点的quota
子节点个数为2,数据长度-1表示没限制
delquota [-n|-b] path 删除quota
其他命令
history : 列出命令历史
redo：该命令可以重新执行指定命令编号的历史命令,命令编号可以通过history查看
ZooKeeper数据模型
ZooKeeper的数据模型，在结构上和标准文件系统的非常相似，拥有一个层次的命名空间，都是采用树形层次结构，ZooKeeper树中的每个节点被称为—Znode。和文件系统的目录树一样，ZooKeeper树中的每个节点可以拥有子节点。但也有不同之处：
- Znode兼具文件和目录两种特点。既像文件一样维护着数据、元信息、ACL、时间戳等数据结构，又像目录一样可以作为路径标识的一部分，并可以具有子Znode。用户对Znode具有增、删、改、查等操作（权限允许的情况下）。
- Znode具有原子性操作，读操作将获取与节点相关的所有数据，写操作也将替换掉节点的所有数据。另外，每一个节点都拥有自己的ACL(访问控制列表)，这个列表规定了用户的权限，即限定了特定用户对目标节点可以执行的操作。
- Znode存储数据大小有限制。ZooKeeper虽然可以关联一些数据，但并没有被设计为常规的数据库或者大数据存储，相反的是，它用来管理调度数据，比如分布式应用中的配置文件信息、状态信息、汇集位置等等。这些数据的共同特性就是它们都是很小的数据，通常以KB为大小单位。ZooKeeper的服务器和客户端都被设计为严格检查并限制每个Znode的数据大小至多1M，当时常规使用中应该远小于此值。
- Znode通过路径引用，如同Unix中的文件路径。路径必须是绝对的，因此他们必须由斜杠字符来开头。除此以外，他们必须是唯一的，也就是说每一个路径只有一个表示，因此这些路径不能改变。在ZooKeeper中，路径由Unicode字符串组成，并且有一些限制。字符串"/zookeeper"用以保存管理信息，比如关键配额信息。
节点类型
Znode有两种，分别为临时节点和永久节点。
节点的类型在创建时即被确定，并且不能改变。
临时节点：该节点的生命周期依赖于创建它们的会话。一旦会话结束，临时节点将被自动删除，当然可以也可以手动删除。临时节点不允许拥有子节点。
永久节点：该节点的生命周期不依赖于会话，并且只有在客户端显示执行删除操作的时候，他们才能被删除。
Znode还有一个序列化的特性，如果创建的时候指定的话，该Znode的名字后面会自动追加一个不断增加的序列号。序列号对于此节点的父节点来说是唯一的，这样便会记录每个子节点创建的先后顺序。它的格式为“%10d”(10位数字，没有数值的数位用0补充，例如“0000000001”)。
这样便会存在四种类型的Znode节点，分别对应：
PERSISTENT：永久节点
EPHEMERAL：临时节点
PERSISTENT_SEQUENTIAL：永久节点、序列化
EPHEMERAL_SEQUENTIAL：临时节点、序列化
节点属性
每个znode都包含了一系列的属性，通过命令get，可以获得节点的属性。
dataVersion：数据版本号，每次对节点进行set操作，dataVersion的值都会增加1（即使设置的是相同的数据），可有效避免了数据更新时出现的先后顺序问题。
cversion ：子节点的版本号。当znode的子节点有变化时，cversion 的值就会增加1。
cZxid ：Znode创建的事务id。
mZxid ：Znode被修改的事务id，即每次对znode的修改都会更新mZxid。
对于zk来说，每次的变化都会产生一个唯一的事务id，zxid（ZooKeeper Transaction Id）。通过zxid，可以确定更新操作的先后顺序。例如，如果zxid1小于zxid2，说明zxid1操作先于zxid2发生，zxid对于整个zk都是唯一的，即使操作的是不同的znode。
ctime：节点创建时的时间戳.
mtime：节点最新一次更新发生时的时间戳.
ephemeralOwner:如果该节点为临时节点, ephemeralOwner值表示与该节点绑定的session id. 如果不是, ephemeralOwner值为0.
在client和server通信之前,首先需要建立连接,该连接称为session。连接建立后,如果发生连接超时、授权失败,或者显式关闭连接,连接便处于CLOSED状态, 此时session结束。
ZooKeeper Watcher（监听机制）
ZooKeeper提供了分布式数据发布/订阅功能，一个典型的发布/订阅模型系统定义了一种一对多的订阅关系，能让多个订阅者同时监听某一个主题对象，当这个主题对象自身状态变化时，会通知所有订阅者，使他们能够做出相应的处理。
ZooKeeper中，引入了Watcher机制来实现这种分布式的通知功能。ZooKeeper允许客户端向服务端注册一个Watcher监听，当服务端的一些事件触发了这个Watcher，那么就会向指定客户端发送一个事件通知来实现分布式的通知功能。
触发事件种类很多，如：节点创建，节点删除，节点改变，子节点改变等。
总的来说可以概括Watcher为以下三个过程：客户端向服务端注册Watcher、服务端事件发生触发Watcher、客户端回调Watcher得到触发事件情况
Watch机制特点
一次性触发
事件发生触发监听，一个watcher event就会被发送到设置监听的客户端，这种效果是一次性的，后续再次发生同样的事件，不会再次触发。
事件封装
ZooKeeper使用WatchedEvent对象来封装服务端事件并传递。
WatchedEvent包含了每一个事件的三个基本属性：
通知状态（keeperState），事件类型（EventType）和节点路径（path）
event异步发送
watcher的通知事件从服务端发送到客户端是异步的。
先注册再触发
Zookeeper中的watch机制，必须客户端先去服务端注册监听，这样事件发送才会触发监听，通知给客户端。
Shell 客户端设置watcher
设置节点数据变动监听：
通过另一个客户端更改节点数据：
此时设置监听的节点收到通知：
ZooKeeper Java API
需要的web
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 初始化 ZooKeeper实例(zk地址、会话超时时间，与系统默认一致、watcher)
ZooKeeper zk = new ZooKeeper("node-1:2181,node-2:2181", 30000, new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
System.out.println("事件类型为：" + event.getType());
System.out.println("事件发生的路径：" + event.getPath());
System.out.println("通知状态为：" +event.getState());
}
});
zk.create("/myGirls", "性感的".getBytes("UTF-8"), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
CreateMode.PERSISTENT);
zk.close();更多实例操作
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 初始化 ZooKeeper实例(zk地址、会话超时时间，与系统默认一致、watcher)
ZooKeeper zk = new ZooKeeper("node-21:2181,node-22:2181", 30000, new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
System.out.println("事件类型为：" + event.getType());
System.out.println("事件发生的路径：" + event.getPath());
System.out.println("通知状态为：" +event.getState());
}
});
// 创建一个目录节点
zk.create("/testRootPath", "testRootData".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
CreateMode.PERSISTENT);
// 创建一个子目录节点
zk.create("/testRootPath/testChildPathOne", "testChildDataOne".getBytes(),
Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.PERSISTENT);
System.out.println(new String(zk.getData("/testRootPath",false,null)));
// 取出子目录节点列表
System.out.println(zk.getChildren("/testRootPath",true));
// 修改子目录节点数据
zk.setData("/testRootPath/testChildPathOne","modifyChildDataOne".getBytes(),-1);
System.out.println("目录节点状态：["+zk.exists("/testRootPath",true)+"]");
// 创建另外一个子目录节点
zk.create("/testRootPath/testChildPathTwo", "testChildDataTwo".getBytes(),
Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.PERSISTENT);
System.out.println(new String(zk.getData("/testRootPath/testChildPathTwo",true,null)));
// 删除子目录节点
zk.delete("/testRootPath/testChildPathTwo",-1);
zk.delete("/testRootPath/testChildPathOne",-1);
// 删除父目录节点
zk.delete("/testRootPath",-1);
zk.close();
}
重点
ZooKeeper选举机制
zookeeper默认的算法是FastLeaderElection，采用投票数大于半数则胜出的逻辑。
概念
服务器ID
比如有三台服务器，编号分别是1,2,3。
编号越大在选择算法中的权重越大。
选举状态
LOOKING，竞选状态。
FOLLOWING，随从状态，同步leader状态，参与投票。
OBSERVING，观察状态,同步leader状态，不参与投票。
LEADING，领导者状态。
数据ID
服务器中存放的最新数据version。
值越大说明数据越新，在选举算法中数据越新权重越大。
逻辑时钟
也叫投票的次数，同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票这个数据就会增加，然后与接收到的其它服务器返回的投票信息中的数值相比，根据不同的值做出不同的判断。
6.1、全新集群选举
假设目前有5台服务器，每台服务器均没有数据，它们的编号分别是1,2,3,4,5,按编号依次启动，它们的选择举过程如下：
- 服务器1启动，给自己投票，然后发投票信息，由于其它机器还没有启动所以它收不到反馈信息，服务器1的状态一直属于Looking。
- 服务器2启动，给自己投票，同时与之前启动的服务器1交换结果，由于服务器2的编号大所以服务器2胜出，但此时投票数没有大于半数，所以两个服务器的状态依然是LOOKING。
- 服务器3启动，给自己投票，同时与之前启动的服务器1,2交换信息，由于服务器3的编号最大所以服务器3胜出，此时投票数正好大于半数，所以服务器3成为领导者，服务器1,2成为小弟。
- 服务器4启动，给自己投票，同时与之前启动的服务器1,2,3交换信息，尽管服务器4的编号大，但之前服务器3已经胜出，所以服务器4只能成为小弟。
- 服务器5启动，后面的逻辑同服务器4成为小弟。
6.2、非全新集群选举
对于运行正常的zookeeper集群，中途有机器down掉，需要重新选举时，选举过程就需要加入数据ID、服务器ID和逻辑时钟。
数据ID：数据新的version就大，数据每次更新都会更新version。
服务器ID：就是我们配置的myid中的值，每个机器一个。
逻辑时钟：这个值从0开始递增,每次选举对应一个值。 如果在同一次选举中,这个值是一致的。
这样选举的标准就变成：
1、逻辑时钟小的选举结果被忽略，重新投票；
2、统一逻辑时钟后，数据id大的胜出；
3、数据id相同的情况下，服务器id大的胜出；
根据这个规则选出leader。