Zookeeper基础

Zookeeper入门

概述

Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式框架提供服务的Apache项目

Zookeeper工作机制

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系统框架，他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像应的反应

Zookeeper = 文件系统 + 通知机制

Zookeeper特点

Zookeeper: 一个领导者（leader），多个追随者（Follower）组成集群
集群中只要有半数以上结点存活，Zookeeper集群就能够正常服务。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。
全局数据一致：每个server保存一份相同的数据副本，Client无论连接到那个Server，数据都是一致的
更新请求顺序执行，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，在一定的时间范围内，Client能够读到最新的数据

数据结构

Zookeeper数据模型的结构与Unix文件系统很类似，整体上可以看做是一棵树，每个结点称作一个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

应用场景

提供的服务包括

统一命名服务

在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别

例如：IP不容易记住，而域名更容易记住

统一配置管理

分布式环境下，配置文件同步非常常见

一般要求一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Kafka集群
对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上

配置管理可交由Zookeeper实现

可将配置信息写入Zookeeper上的一个ZNode
各个客户端服务监听这个ZNode
一旦ZNode中的数据被修改，Zookeeper将通知各个客户端服务器

统一集群管理

分布式环境中实时掌握每个结点的状态是必要的

可根据节点状态做出一些调整

Zookeeper可以实现实时监控节点状态变化

可将节点信息写入Zookeeper上的一个ZNode
监听这个ZNode可以获取他的实时状态变化

服务器节点动态上下线

客户端能够实时洞察到服务器上下线的变化

软负载均衡

在Zookeeper中记录每台服务器的访问数，让访问数最少的服务器去处理最新的客户端的请求

Zookeeper本地安装

配置参数解读

# The number of milliseconds of each tick

# 通信心跳的时间，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位为毫秒
tickTime=2000
# The number of ticks that the initial 
# synchronization phase can take


#LF 初始化通信时间  Leader AND  Follower
#Leader和Follower初始连接时能够容忍的最多的心跳数（tickTIme的数量）
initLimit=10
# The number of ticks that can pass between 
# sending a request and getting an acknowledgement


#LF同步通讯时限
#Leader和Follower之间通信时间如果超过syncLimit * tickTime ，Leader认为Follower死掉，从服务器列表中删除Follower
syncLimit=5
# the directory where the snapshot is stored.
# do not use /tmp for storage, /tmp here is just 
# example sakes.


#保存Zookeeper中的数据
#注意：默认的tmp目录，容易被Linux系统定期删除所以一般不用默认的tmp目录
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData
# the port at which the clients will connect


#客户端连接接口
clientPort=2181
# the maximum number of client connections.
# increase this if you need to handle more clients
#maxClientCnxns=60
#
# Be sure to read the maintenance section of the 
# administrator guide before turning on autopurge.
#
# http://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperAdmin.html#sc_maintenance

Zookeeper集群操作

集群安装

选举机制

SID：服务器id，用来唯一标识一台Zookeeper集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致

ZXID: 事务ID 。 ZXID是一个事务ID，用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻，集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和Zookeeper服务器对于客户端“更新请求”额处理逻辑有关

Epoh：每个Leader任期的代号，没有Leader时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

第一次启动

服务器1启动，发生一次选举。

服务器1投自己一票。此时服务器1票数一票，不够半数以上（3票），选举无法完成，服务器1状态保持为LOOKING；

服务器2启动，在发起一次选举

服务器1和2 分别投自己一票并交换选票信息：此时服务器1发现服务器2的myid比自己目前投票推举的服务器1大，更改选票为推荐服务器2.此时服务器1票数 0 票，服务器2票数2票，没有半数以上结果，选举无法完成，服务器1,2保持LOOOKING；

服务器3启动，发起一次选举

此时服务器1和2都会更改选票为服务器3.此时投票结果：服务器1为0票，服务器2为0票，服务器3为3票。此时服务器3的票数超过半数，服务器3当选Leader。服务器1,2更改为状态FOLLOWING,服务器3的状态更改为状态LEADING;

服务器4启动，发起一次选举

此时服务器1,2,3已经不是LOOKING状态，不会更改选票信息。交换选票信息结果：服务器3为3票，服务器4为1票。此时服务器4服从多数，更改选票信息为服务器3，并更改状态为FOLLOWING；

服务器5启动一样当小弟

非第一次启动

当Zookeeper集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，就会开始进入Leader选举：

服务器初始化启动
服务器运行期间无法和Leader 保持连接

而当一台机器进入Leader选举流程时，当前集群也可能会处于以下两种状态：

集群中本来就已经存在一个Leader
对于第一种已经存在Leader的情况，机器试图去选举Leader时，会被告知当前服务器的Leader信息，对于该机器来说，仅仅需要和Leader建立连接，并进行状态的同步即可。
集群中确实不存在Leader
假设Zookeeper由5台服务器组成SID分别是1、2、3、4、5，ZXID分别是8、8、8、7、7，并且SID为3服务器为Leader。某一时刻3和5出现故障因此开始进行Leader选举。

zk集群启动停止脚本

#!/bin/bash

case $1 in
"start"){
    for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
    do
        echo ------------------------- zookeeper $i 启动 ---------------------------
        ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh start"
    done
}
;;
"stop"){
    for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
    do
        echo ------------------------- zookeeper $i 停止 ---------------------------
        ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh stop"
    done
}
;;
"status"){
    for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
    do
        echo ------------------------- zookeeper $i 状态 ---------------------------
        ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh status"
    done
}
;;
esac

客户端命令行操作

命令行语法

help

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] hellp
ZooKeeper -server host:port cmd args
	addauth scheme auth
	close 
	config [-c] [-w] [-s]
	connect host:port
	create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]
	delete [-v version] path
	deleteall path
	delquota [-n|-b] path
	get [-s] [-w] path
	getAcl [-s] path
	history 
	listquota path
	ls [-s] [-w] [-R] path
	ls2 path [watch]
	printwatches on|off
	quit 
	reconfig [-s] [-v version] [[-file path] | [-members serverID=host:port1:port2;port3[,...]*]] | [-add serverId=host:port1:port2;port3[,...]]* [-remove serverId[,...]*]
	redo cmdno
	removewatches path [-c|-d|-a] [-l]
	rmr path
	set [-s] [-v version] path data
	setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl
	setquota -n|-b val path
	stat [-w] path
	sync path
Command not found: Command not found hellp

ZNode节点数据信息

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] ls -s /

#zxid :创建节点的事务zxid
#每次修改Zookeeper状态都会产生一个Zookeeper事务ID
[zookeeper]cZxid = 0x0

#ctime：ZNode被创建的毫秒数（从1970年开始）
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970

#mzxid：ZNode最后更新的事务zxid
mZxid = 0x0

#mtime：ZNode最后修改的毫秒数（从1970年开始）
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970

#pzxid：ZNode最后更新的子节点zxid
pZxid = 0x0

#cversion：ZNode子节点变化号，ZNode子节点修改次数
cversion = -1

#dataversion：ZNode数据变化号
dataVersion = 0

#ACLVersion：ZNode访问控制列表的变化号
aclVersion = 0

#ephemeralowner：如果是临时节点，这个是ZNode拥有这的session id 。如果不是临时节点则是 0 
ephemeralOwner = 0x0

#datalength：ZNode的数据长度
dataLength = 0

#numchildren：ZNode子节点数量
numChildren = 1

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

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

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

监听器原理详解

首先要有一个main()线程
在main线程中创建Zookeeper客户端，这时就会创建两个线程，一个负责网络连接通信(connet)，一个负责监听(listener)。
通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper
在Zookeeper的注册监听器列表中将注册监听事件添加到列表中
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
listener线程内部调用了process() 方法

常见的监听

监听节点数据的变化

get path [watch]

监听子节点增减的变化

ls path [watch]

注意：注册一次监听，就只能监听一次。想要再次监听，则需要再次注册

客户端API操作

使用jedis操作

企业面试真题

选举机制

半数机制，超过半数的投票通过，即通过。

第一次启动选举规则：
投票数超过半数是，服务器id大的胜出
第二次启动选举规则：
EPOCH大的直接胜出
EPOCH相同，事务id大的直接胜出
事务id相同，服务器id大的胜出

生产集群安装多少zk合适

安装奇数台

生产经验：

10 台服务器：3 台zk
20 台服务器：5 台zk
100 台服务器：11 台zk
200 台服务器：11 台zk

服务器台数多：好处，提高可靠性；坏处，提高通信延迟

常用的命令

ls get create

posted @ 2022-08-05 09:02 Root-RockMan 阅读(74) 评论(0) 编辑收藏举报

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数据结构

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选举机制

第一次启动

非第一次启动

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命令行语法

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节点类型

监听器原理详解

常见的监听

客户端API操作

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选举机制

生产集群安装多少zk合适

常用的命令

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