Zookeeper的基础介绍和安装教程

1、 Zookeeper入门

1.1 概述

Zookeeper是一个开源的分布式的,为分布式应用提供协调服务的Apache项目。
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1.2 特点

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1.3 数据结构

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1.4 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

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统一配置管理
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统一集群管理
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服务器动态上下线

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软负载均衡

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1.5 下载地址

1.官网首页:

https://zookeeper.apache.org/

2. apache的归档目录下载

http://archive.apache.org/dist/zookeeper/

2、 Zookeeper安装

2.1 本地模式安装部署

1.安装前准备
(1)安装Jdk
(2)拷贝Zookeeper安装包到Linux系统下
(3)解压到指定目录
[ybb@hadoop102 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
2.配置修改
(1)将/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个路径下的zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg;
[ybb@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
(2)打开zoo.cfg文件,修改dataDir路径:
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ vim zoo.cfg
修改如下内容:
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
(3)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录上创建zkData文件夹
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ mkdir zkData
3.操作Zookeeper
(1)启动Zookeeper
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
(2)查看进程是否启动
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain
(3)查看状态:
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/…/conf/zoo.cfg
Mode: standalone
(4)启动客户端:
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
(5)退出客户端:
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit
(6)停止Zookeeper
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh stop

2.2 配置参数解读

Zookeeper中的配置文件zoo.cfg中参数含义解读如下:
1.tickTime =2000:通信心跳数,Zookeeper服务器与客户端心跳时间,单位毫秒
Zookeeper使用的基本时间,服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔,也就是每个tickTime时间就会发送一个心跳,时间单位为毫秒。
它用于心跳机制,并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)
2.initLimit =10:LF初始通信时限
集群中的Follower跟随者服务器与Leader领导者服务器之间初始连接时能容忍的最多心跳数(tickTime的数量),用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限。
3.syncLimit =5:LF同步通信时限
集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位,假如响应超过syncLimit * tickTime,Leader认为Follwer死掉,从服务器列表中删除Follwer。
4.dataDir:数据文件目录+数据持久化路径
主要用于保存Zookeeper中的数据。
5.clientPort =2181:客户端连接端口
监听客户端连接的端口。

3、Zookeeper内部原理

3.1 选举机制

1)半数机制:集群中半数以上机器存活,集群可用。所以Zookeeper适合装在奇数台机器上。
2)Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定Master和Slave。但是,Zookeeper工作时,是有一个节点为Leader,其他则为Follower,Leader是通过内部的选举机制临时产生的
3)以一个简单的例子来说明整个选举的过程。
假设有五台服务器组成的Zookeeper集群,它们的id从1-5,同时它们都是最新启动的,也就是没有历史数据,在存放数据量这一点上,都是一样的。假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么,如图所示。
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(1)服务器1启动,此时只有它一台服务器启动了,它发出去的报文没有任何响应,所以它的选举状态一直是LOOKING状态。
(2)服务器2启动,它与最开始启动的服务器1进行通信,互相交换自己的选举结果,由于两者都没有历史数据,所以id值较大的服务器2胜出,但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3),所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。
(3)服务器3启动,根据前面的理论分析,服务器3成为服务器1、2、3中的老大,而与上面不同的是,此时有三台服务器选举了它,所以它成为了这次选举的Leader。
(4)服务器4启动,根据前面的分析,理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的,但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3,所以它只能接收当小弟的命了。
(5)服务器5启动,同4一样当小弟。

3.2 节点类型

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3.3 Stat结构体

1)czxid-创建节点的事务zxid
每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳,也就是ZooKeeper事务ID。
事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid,如果zxid1小于zxid2,那么zxid1在zxid2之前发生。
2)ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)
3)mzxid - znode最后更新的事务zxid
4)mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)
5)pZxid-znode最后更新的子节点zxid
6)cversion - znode子节点变化号,znode子节点修改次数
7)dataversion - znode数据变化号
8)aclVersion - znode访问控制列表的变化号
9)ephemeralOwner- 如果是临时节点,这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。
10)dataLength- znode的数据长度
11)numChildren - znode子节点数量

3.4 监听器原理

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3.5 写数据流程

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4、 Zookeeper实战

4.1 分布式安装部署

1.集群规划
在hadoop102、hadoop103和hadoop104三个节点上部署Zookeeper。

2.解压安装
(1)解压Zookeeper安装包到/opt/module/目录下
[ybb@hadoop102 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
(2)同步/opt/module/zookeeper-3.4.10目录内容到hadoop103、hadoop104
[ybb@hadoop102 module]$ xsync zookeeper-3.4.10/
3.配置服务器编号
(1)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录下创建zkData
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ mkdir -p zkData
(2)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData目录下创建一个myid的文件
[ybb@hadoop102 zkData]$ touch myid
添加myid文件,注意一定要在linux里面创建,在notepad++里面很可能乱码
(3)编辑myid文件
[ybb@hadoop102 zkData]$ vi myid
在文件中添加与server对应的编号:
2
(4)拷贝配置好的zookeeper到其他机器上
[ybb@hadoop102 zkData]$ xsync myid
并分别在hadoop102、hadoop103上修改myid文件中内容为3、4
4.配置zoo.cfg文件
(1)重命名/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个目录下的zoo_sample.cfg为zoo.cfg
[ybb@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
(2)打开zoo.cfg文件
[ybb@hadoop102 conf]$ vim zoo.cfg
修改数据存储路径配置
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
增加如下配置
#######################cluster##########################
server.2=hadoop102:2888:3888
server.3=hadoop103:2888:3888
server.4=hadoop104:2888:3888
(3)同步zoo.cfg配置文件
[ybb@hadoop102 conf]$ xsync zoo.cfg
(4)配置参数解读
server.A=B:C:D。
A是一个数字,表示这个是第几号服务器;
集群模式下配置一个文件myid,这个文件在dataDir目录下,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ip地址;
C是这个服务器与集群中的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。
4.集群操作
(1)分别启动Zookeeper
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[ybb@hadoop103 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[ybb@hadoop104 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
(2)查看状态
[ybb@hadoop102 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/…/conf/zoo.cfg
Mode: follower
[ybb@hadoop103 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/…/conf/zoo.cfg
Mode: leader
[ybb@hadoop104 zookeeper-3.4.5]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/…/conf/zoo.cfg
Mode: follower

4.2 客户端命令行操作

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1.启动客户端

[ybb@hadoop103 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh

2.显示所有操作命令

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] help

3.查看当前znode中所包含的内容

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[zookeeper]

4.查看当前节点详细数据

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls2 /
[zookeeper]
cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1

5.分别创建2个普通节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /sanguo “jinlian”
Created /sanguo
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /sanguo/shuguo “liubei”
Created /sanguo/shuguo

6.获得节点的值

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] get /sanguo
jinlian
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000003
mtime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 7
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] get /sanguo/shuguo
liubei
cZxid = 0x100000004
ctime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
mZxid = 0x100000004
mtime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 0

7.创建短暂节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] create -e /sanguo/wuguo “zhouyu”
Created /sanguo/wuguo
(1)在当前客户端是能查看到的
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] ls /sanguo
[wuguo, shuguo]
(2)退出当前客户端然后再重启客户端
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] quit
[ybb@hadoop104 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
(3)再次查看根目录下短暂节点已经删除
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /sanguo
[shuguo]

8.创建带序号的节点

(1)先创建一个普通的根节点/sanguo/weiguo

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create /sanguo/weiguo “caocao”
Created /sanguo/weiguo
(2)创建带序号的节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create -s /sanguo/weiguo/xiaoqiao “jinlian”
Created /sanguo/weiguo/xiaoqiao0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create -s /sanguo/weiguo/daqiao “jinlian”
Created /sanguo/weiguo/daqiao0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create -s /sanguo/weiguo/diaocan “jinlian”
Created /sanguo/weiguo/diaocan0000000002
如果原来没有序号节点,序号从0开始依次递增。如果原节点下已有2个节点,则再排序时从2开始,以此类推。

9.修改节点数据值

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] set /sanguo/weiguo “simayi”

10.节点的值变化监听

(1)在hadoop104主机上注册监听/sanguo节点数据变化

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 26] [zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] get /sanguo watch
(2)在hadoop103主机上修改/sanguo节点的数据
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] set /sanguo “xisi”
(3)观察hadoop104主机收到数据变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/sanguo

11.节点的子节点变化监听(路径变化)

(1)在hadoop104主机上注册监听/sanguo节点的子节点变化

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /sanguo watch
[aa0000000001, server101]
(2)在hadoop103主机/sanguo节点上创建子节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /sanguo/jin “simayi”
Created /sanguo/jin
(3)观察hadoop104主机收到子节点变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/sanguo

12.删除节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] delete /sanguo/jin

13.递归删除节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] rmr /sanguo/shuguo

14.查看节点状态

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 17] stat /sanguo
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000011
mtime = Wed Aug 29 00:21:23 CST 2018
pZxid = 0x100000014
cversion = 9
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 4
numChildren = 1

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