一、zookeeper
ZooKeeper 是一个开源的分布式协调框架,是Apache Hadoop 的一个子项目,主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题。
相当于指挥官、大管家
1.1、Zookeeper 概述
ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务,旨在解决分布式系统中的协调问题,专门为分布式应用提供高效可靠的**协调、同步、配置管理 和 **故障恢复等功能。
它的设计目的是简化分布式系统的管理,保证多个节点之间的数据一致性和协调工作。
Zookeeper 提供了类似文件系统的层次化命名空间,用来存储和管理元数据,确保分布式应用的高 可用性和强一致性。
1.2、Zookeeper 功能
1.2、Zookeeper 工作机制
Zookeeper从设计模式角度来理解:
zookeeper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。
负责管理,存储数据,监控通知注册者变化状态
也就是说**Zookeeper = 文件系统 +**通知机制。
1.3、Zookeeper 数据结构
Zookeeper 的数据结构类似于一个层次化的文件系统:
- ZNode:是 Zookeeper 中存储数据的基本单元,每个 ZNode 都可以存储少量的数据,并且可以有子节点,形成树状结构。
- 持久节点:该类型的 ZNode 会一直存在,直到手动删除。
- 临时节点:客户端会话断开时,临时节点会自动删除,适用于实现分布式锁等功能。
- 顺序节点:在创建 ZNode 时,Zookeeper 可以自动为其添加递增的编号,常用于实现分布式队列或顺序任务处理。
ZooKeeper 是一个开源的分布式协调框架,是Apache Hadoop 的一个子项目,主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题。
1.4、Zookeeper 应用场景
提供的服务包括:统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等。
- **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,而域名容易记住。
- **统一配置管理 **
(1)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。
(2)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
端服务器监听这个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 **
(1)分布式环境中,实时掌握每个节点的状态是必要的。可根据节点实时状态做出一些调整。
(2)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可获取它的实时状态变化。
- **服务器动态上下线 **
客户端能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请求。
1.5、Zookeeper 选举机制
1.5.1、第一次启动选举机制
Zookeeper 的选举机制确保集群中的所有节点对外表现为一个统一的服务。选举机制分为两个阶段:Leader *选举和*投票确认。
- 服务器1启动,发起一次选举。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
票),选举无法完成,服务器1状态保持为LOOKING;
服务器2启动,再发起一次选举。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,更改选票为推举服务器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状态保持LOOKING
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。此次投票结果: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的票数已经超过半数,服务器3当选Leader。 服务器1,2更改状态为FOLLOWING,服务器3更改状态为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FOLLOWING;
服务器5启动,同4一样当小弟。
但是如果sever3没有选举的时候(不是leader的时候),server4就进来选举,那结果就不一样了(突发状态)
**1.5.2、 **非第一次启动选举机制
*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机器建立连接,并进行状态同步即可。
集群中确实不存在****Leader
假设ZooKeeper由5台服务器组成,SID分别为1、2、3、4、5,ZXID分别为8、8、8、7、7,并
且此时SID为3的服务器是Leader。某一时刻,3和5服务器出现故障,因此开始进行Leader选举。
*选举Leader*规则: **
① EPOCH大的直接胜出
② EPOCH相同,事务id(zxid)大的胜出
③事务id相同,服务器id(sid)大的胜出
注:
- Epoch: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
- 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”的处理逻辑速度有关。
- 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。
1.6、部署 Zookeeper 集群
服务名称
IP地址服务
zk01
192.168.88.79
zookeeper-3.5.7 kafka_2.13-2.7.1 jdk_1.8
zk02
192.168.88.80
zookeeper-3.5.7 kafka_2.13-2.7.1 jdk_1.8
zk03
192.168.88.20
zookeeper-3.5.7 kafka_2.13-2.7.1 jdk_1.8
准备
下载安装包
官方下载地址:https://archive.apache.org/dist/zookeeper/
安装JDK
yuminstall-yjava-1.8.0-openjdkjava-1.8.0-openjdk-devel
java-version
关闭防火墙
systemctlstopfirewalld
systemctldisablefirewalld
setenforce0
改名
hostnamectl set-hostname zk0x
vim /etc/hosts
1、安装** Zookeeper**
cd /opt
wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
tar -xzvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7
修改配置文件
cd /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vim zoo.cfg
vim /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg
#通信心跳时间,Zookeeper服务器与客户端心跳时间,单位毫秒
tickTime=2000
#Leader和Follower初始连接时能容忍的最多心跳数(tickTime的数量),这里表示为10*2s
initLimit=10
#Leader和Follower之间同步通信的超时时间,这里表示如果超过5*2s,Leader认为Follwer死掉,并从服务器列表中删除Follwer
syncLimit=5
●修改,指定保存Zookeeper中的数据的目录,目录需要单独创建
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data
●添加,指定存放日志的目录,目录需要单独创建
dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/logs
#客户端连:接端口
clientPort=2181
#添加集群信息
server.1=192.168.88.79:3188:3288
server.2=192.168.88.80:3188:3288
server.3=192.168.88.20:3188:3288
------------------------------------------------------------------------------------------
server.A=B:C:D
●A是一个数字,表示这个是第几号服务器。集群模式下需要在zoo.cfg中dataDir指定的目录下创建一个文件myid,这个文件里面有一个数据就是A的值,Zookeeper启动时读取此文件,拿到里面的数据与zoo.cfg里面的配置信息比较从而判断到底是哪个server。
●B是这个服务器的地址。
●C是这个服务器Follower与集群中的Leader服务器交换信息的端口。
●D是万一集群中的Leader服务器挂了,需要一个端口来重新进行选举,选出一个新的Leader,而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。
3188是信息端口
3288是重新选举的leader的端口
拷贝配置好的Zookeeper配置文件到其他机器上
scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.88.80:/usr/local/zookeeper-
3.5.7/conf/
scp /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg 192.168.88.20:/usr/local/zookeeper-
3.5.7/conf/
在每个节点上创建数据目录和日志目录
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs
在每个节点(分别)指定的目录下创建一个myid的文件
echo 1 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 2 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
echo 3 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
配置Zookeeper启动脚本
vim /etc/init.d/zookeeper
#!/bin/bash
#chkconfig:2345 20 90
#description:Zookeeper Service Control Script
ZK_HOME='/usr/local/zookeeper-3.5.7'
case $1 in
start)
echo"----------zookeeper启动------------"
$ZK_HOME/bin/zkServer.sh start
;;
stop)
echo"----------zookeeper停止------------"
$ZK_HOME/bin/zkServer.sh stop
;;
restart)
echo"----------zookeeper重启------------"
$ZK_HOME/bin/zkServer.sh restart
;;
status)
echo"----------zookeeper状态------------"
$ZK_HOME/bin/zkServer.sh status
;;
*)
echo"Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
esac
设置开机自启
chmod +x /etc/init.d/zookeeper
chkconfig --add zookeeper
分别启动Zookeeper
service zookeeper start
查看当前状态
service zookeeper status
开启顺序321
也可以试试 123开启顺序
错误
配置
重启
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