【ELFK】之zookeeper

一、Zookeeper是什么?

  • zooleeper是一个分布式服务管理框架。存储业务服务节点元数据及信息,并复制;通知客户端在zookeeper上注册的服务节点状态,通过文件系统+通知机制

1、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就将负责通知已在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应。
     

Zookeeper=文件系统+通知机制

  • 文件系统: 就是将存储的数据通过zookeeper的文件系统进行存储到各个节点上。
  • 通知机制: 当某个节点出现故障,zookeeper会将信息通知到客户端上。

2、Zookeeper服务集群的条件

  • Zookeeper服务自身组成集群,2n+1个(奇数)主机。
  • 在集群中,允许n个主机宕机,只要集群中有一半以上的机器可用,zookeeper集群就可用。

例:

  1. 假如zookeeper为3台机器组成的集群,那么就可以允许失效一台,如果失效了2台,就会导致zookeeper集群不可用。
  2. 所以在搭建zookeeper集群时,主机数需要为奇数。
  3. 奇数的目的:为了提高容错能允许多损失一台。

总结:每个节点服务器都会在zookeeper中进行注册登记,client也获取当前在线服务器的列表,也会在zookeeper上进行注册登记,client在zookeeper集群上存储的数据。都会通过文件系统分布式存储到各个集群节点中,当集群中某个节点出现故障,zookeeper也会通知到client客户端。

3、Zookeper特点

  1. Zookeeper: 一个领导者(Leader),多个跟随者(Follower)组成的集群
  2. Zookeeper集群中只有半数以上节点存储,Zookeeper集群就能正常服务,所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。
  3. 全局数据一致性: 每个server保存一份相同的数据副本,client无论连接到哪个server,数据都是一致的。
  4. 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,即先进先出。
  5. 数据更新原子性: 一次数据更新,要么成功,要么失败。
  6. 实时性: 在一定范围内,client能读到最新数据
     

总结:zookeeper集群中有一个lleader和多个follower,且zookeeper集群具有数据的一致性、原子性、实时性。且数据更新时按照发送顺序进行更新。

4、Zookeeper数据结构

Zookeeper数据模型的结构与linux文件系统很类似,整体上可以看作时一棵树,每个节点乘坐一个Znode。

每个znode默认能存储1mb的数据,每个znode都可以通过其路径唯一标识。

5、Zookeeper 选举机制

5.1 第一次启动选举机制

1、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的票数为1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;

2、服务器2启动,再发起一次选举,服务器1和2分别投自己1票,并交换选票信息。

  • 此时服务器1发现服务器2的myid比自己投票的服务器myid要大,所以将票投给服务器2.
  • 此时服务器1有0票,服务器2有2票,不够半数,选举无法完成,服务器1和2都保持looking状态。

3、服务器3启动,发起一次选举。

  • 服务器1和2发现服务器3的myid最大,就将选票信息投给服务器3.
  • 此时服务器1和2都有0票。服务器3有3票,超过半数,服务器3称为leader,服务器1和2更换状态为following。

4、服务器4启动,发起一次选举,此时服务器1,2,3已不是looking状态,不会更改选票信息。

  • 此时服务器3为3票,服务器4为1票,此时服务器服从多数,更改修选票信息为服务器3,并更改状态为following。

5、服务器5启动,情况和4一样,状态为following。

5.2 非第一次启动选举机制

1、当zookeerper集群中一台服务器出现以下两种情况之一时,就会开始进行leader选举。

  • 服务器初始化启动(第一次启动选举机制)
  • 服务器运行期间无法和leader保持连接(不知道leader是否已经产生了,或者leader宕机)

2、当一台及其进入leader选举流程时,当前集群也可以处于以下两种状态。

①集群中本来就已经存储一个leader

  • 对于已存在leader的情况,机器试图去选举时,被会告知当前服务器的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。

②集群中leader宕机了。

  • 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.并且此时SID为3的服务器时leader。
  • 某一时刻,当3和5都出现故障时,因此又重新开始选举。
#选举leader的规则
1、EPOCH大的直接胜出。
2、EPOCH相同,事务ID(ZXID)大的胜出.
3、ZXID相同,服务器ID大的胜出----------------名词解释-----------------------
#1、SID:
服务器ID,用来标识一台Zookeeper集群中的机器,每台机器不能重复,和myid一致。#2、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。#2、Epoch
每个leader任期的代号,没有leader时选举方式跟第一次启动方法相同,每投完一次一票,这个数据就会增加。

5.3 总结

第一次启动选举机制

  • 主要需要看启动顺序,再看他的myid,只要选举票数超过半数,就会选举出一个leader。新加的机器都会指向这个leader。

非第一次启动选举机制

  • 假如存在leader,新加入的机器会获取到leader的信息,然后进行连接。
  • 假如没有leader,会先比较Epoch(任期数),再比较ZXID(事务ID),再比较SID(服务id)

6、Zookeeper应用场景

提供的服务包括:统一命令服务,统一配置管理,统一集群管理,服务节点动态上下线,软负载均衡等

①统一命令服务

  • 在分布式环境下,经常需要对应用/服务进行统一命令,便于识别,例如:IP不容易记住,而域名容易记住。

②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zonde,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。

③统一集群管理

  • 分布式环境中,时实掌握每个节点的状态是必要的,可根据节点时实状态制作出一些调整,
  • zookeeper可以实现时实监控节点状态变化,可将节点信息写入zookeeper上的Znode。监听这个Znode可以获取它的时实状态变化。

④服务动态上下线

  • 客户端能时实洞察到服务器上下线的变化。(是否宕机)

⑤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。

二、Zookeper集群部署

1、环境部署

1.1 实验环境

主机名ip地址安装软件系统版本
node1192.168..247.21apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gzcentos7.5
node2192.168..247.22apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gzcentos7.5
node2192.168..247.23apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gzcentos7.5

1.2 安装前环境

//关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0//安装 JDK
yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
java -version

2.安装 Zookeeper

//下载安装包
官方下载地址:https://archive.apache.org/dist/zookeeper/cd /opt
wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz#或者直接将软件包上传到/opt目录下。tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7

2.1 修改Zookeeper配置配置文件

cd /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf
cp zoo_sample.cfg zoo.cfgvim zoo.cfg
tickTime=2000     
#通信心跳时间,Zookeeper服务器与客户端心跳时间,单位毫秒
initLimit=10      
#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 
syncLimit=5     
#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
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data       
#●修改,指定保存Zookeeper中的数据的目录,目录需要单独创建
dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/1ogs    
#●添加,指定存放日志的目录,目录需要单独创建
clientPort=2181      #客户端连接端口#添加集群信息
server.1=192.168.247.21:3188:3288
server.2=192.168.247.22:3188:3288
server.3=192.168.247.23:3188:3288mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs

2.2 设置myid号以及启动脚本

到这里就不要设置同步了,下面的操作,做好一台机器一台机器的配置。

echo 1 >/usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
# node1上配置echo 2 >/usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
#node2上配置echo 3 >/usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
#node3上配置#//配置启动脚本,脚本在开启启动执行的目录中创建
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}"
esacchmod +x /etc/init.d/zookeeper
chkconfig --add zookeeperservice zookeeper startservice zookeeper status

三台机器都需要执行脚本

启动node1机器(192.168.247.21)

启动node2机器(192.168.247.22)

启动node3机器(20.0.0.57)

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