Zookeeper介绍

What is ZooKeeper?

ZooKeeper: A Distributed Coordination Service for Distributed Applications
ZooKeeper为分布式应用提供分布式协调服务，是Google的Chubby的开源实现。Zookeeper是一个高性能的分布式数据一致性解决方案，它并没直接采用Paxos算法，而是采用了一种被称ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）的一致性协议。

ZooKeeper功能点：

统一的命名服务(Name Service)
配置管理 (Maintaining Configuration)
集群管理(Group membership)
分布式锁(distributed synchronization)

ZooKeeper数据模型

ZooKeeper实现了一个类似于标准文件系统的数据结构，名称是由”/“分隔路径元素的序列。每一个节点在ZooKeeper的命名空间由路径唯一标识。如下图

每个Znode由3部分组成：

stat：此为状态信息，描述该znode的版本，权限等信息。
data：与该znode关联的数据
children：该znode下的子节点

znode状态Stat信息

**czxid**：znode创建时的zxid
**mzxid**：znode最后一次修改时的zxid
**ctime**：znode创建时的时间，单位毫秒
**mtime**：znode最后一次修改的时间，单位毫秒
**version**：znode修改的version(次数)
**cversion**：修改znode子节点的version(次数)
**aversion**：修改znode ACL的次数
**ephemeralOwner**：如果znode是临时节点该值是Owner的session id，如果znode不是临时节点，该值是0
**dataLength**：znode的数据字段的长度
**numChildren**：这个znode子节点数量

znode类型

EPHEMERAL：临时节点，生命周期依赖于client session，当session close/expire也会消失
EPHEMERAL_SEQUENTIAL ： (SEQUENTIAL意为顺序的) 顺序的临时节点
PERSISTENT ：持续的，不会随着session的close/expire而消失
PERSISTENT_SEQUENTIAL

典型的应用场景

1. 统一命名服务（Name Service）
分布式应用中，通常需要有一套完整的命名规则，既能够产生唯一的名称又便于人识别和记住，通常情况下用树形的名称结构是一个理想的选择，树形的名称结构是一个有层次的目录结构，既对人友好又不会重复。ZooKeeper的命名服务类似于JNDI，它们都是将有层次的目录结构关联到一定资源上，但是 Zookeeper 的 Name Service 更加是广泛意义上的关联，也许你并不需要将名称关联到特定资源上，你可能只需要一个不会重复名称，就像数据库中产生一个唯一的数字主键一样。

2. 数据发布与订阅（配置管理）
数据发布与订阅系统，即是配置中心。发布者（Publisher）把数据发送到Zookeeper的服务器上（单机或者ZK集群），订阅者（Subscriber）进行数据订阅，订阅者注册自己需要关注的节点，一旦该节点的数据发生变化，那么ZK服务器就会向该订阅者发送watch事件通知，订阅者需要主动去服务器端后去最新的数据。

3. 集群管理（Group Membership）
随着应用集群的扩大，我们需要知道集群中每台机器的存活状态（集群监控），Zookeeper可以很容易的实现集群管理的功能。
我们在Zookeeper服务器上创建一个znode节点/Servers，集群中每一个节点在在启动是去注册一个临时（EPHEMERAL）节点/Servers/hostname（可以使用ip），然后每个节点在父节点/Servers上调用 getChildren(String path, boolean watch) 方法并设置 watch 为 true，由于是 EPHEMERAL节点有个特性，就是节点和Zookeeper服务器断开连接或者Session过期，节点都会被删除。NodeChildrenChanged 事件会通知到所有watch的客户端。

3. 分布式锁
完全分布式锁是全局同步的，在任何时间快照意味着没有两个client同时持有同一把锁。这种分布式锁可以使用ZooKeeeper来实现。
ZooKeeper并没有直接给用户提供分布式锁，需要我们借助其节点来实现分布式锁，ZooKeeper可以实现两种锁：共享锁和排它锁
关于分布式锁请参看另一篇博文！！

单机模式配置

单机模式安装和配置比较简单，下载压缩包zookeeper-3.3.6.tar.gz，然后解压到 /home/admin/zookeeper-3.3.6。配置文件在conf下面，需要重新命名zoo_sample.cfg 为 zoo.cfg，或者copy一份。

1	sudo cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

配置如下：

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tickTime=2000， tickTime是服务器之间或客户端与服务器之间心跳的时间间隔
dataDir=/home/admin/zookeeper-3.3.6/data，Zookeeper 保存数据的目录
clientPort=2181，Client连接 Zookeeper 服务器的端口，Zookeeper 会监听这个端口，接受客户端的访问请求

启动Zookeeper命令（启动脚本在 bin 目录）

1	sudo sh zkServer.sh start

集群模式配置

Zookeeper 提供集群服务，下面介绍集群模式的安装和配置：

配置hosts，首先修改/etc/hosts，为集群中所有机器配置一个hostName（主要为了方便配置Zookeeper）
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192.168.0.100 zk-01
192.168.0.101 zk-02
192.168.0.102 zk-03

zoo.cfg 配置

tickTime=2000
dataDir=/home/admin/zookeeper-3.3.6/data
clientPort=2181

initLimit=10 Zookeeper服务器集群中Leader最长能忍受Follower多少个心跳时间间隔数，10*2000ms=20s
syncLimit=5  Leader与Follower之间发送消息，请求和应答时间间隔数，5*2000ms=10s
server.1=zk-01:2888:3888
server.2=zk-02:2888:3888
server.3=zk-03:2888:3888

格式 server.X = A:B:C

X 和下面要介绍的myid保持一致，A是hostName或者ip，B表示的集群中 Leader 和Follower通信端口；C 表示集群中Leader 挂了，重新选举时使用端口C。

zoo.cfg配置的copy
为保证集群中所有的机器都使用同一份配置，用scp复制到集群中的其他机器（scp基于ssh登录）
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scp -r zookeeper-3.3.6/ jiandong.zjd@zk-02:/home/admin/
scp -r zookeeper-3.3.6/ jiandong.zjd@zk-03:/home/admin/
配置myid
在zookeeper配置的dataDir指定的目录下面，创建一个myid文件，里面内容为一个数字，用来标识当前主机，zoo.cfg文件中配置的server.X中X是什么数字，则myid文件中就输入这个数字。
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zk-01: echo "1" > /home/admin/zookeeper-3.3.6/data/myid
zk-01: echo "2" > /home/admin/zookeeper-3.3.6/data/myid
zk-01: echo "3" > /home/admin/zookeeper-3.3.6/data/myid
启动集群，在ZooKeeper集群的每个结点上，执行启动ZooKeeper服务的脚本
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sh bin/zkServer.sh start

集群安装验证

sh bin/zkServer.sh status

sh bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /home/admin/zookeeper-3.3.6/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower