ZooKeeper的安装与部署

本文讲述如何安装和部署ZooKeeper。

一、系统要求

ZooKeeper可以运行在多种系统平台上面，表1展示了zk支持的系统平台，以及在该平台上是否支持开发环境或者生产环境。

ZooKeeper是用Java编写的，运行在Java环境上，因此，在部署zk的机器上需要安装Java运行环境。为了正常运行zk，我们需要JRE1.6或者以上的版本。 
对于集群模式下的ZooKeeper部署，3个ZooKeeper服务进程是建议的最小进程数量，而且不同的服务进程建议部署在不同的物理机器上面，以减少机器宕机带来的风险，以实现ZooKeeper集群的高可用。 
ZooKeeper对于机器的硬件配置没有太大的要求。例如，在Yahoo!内部，ZooKeeper部署的机器其配置通常如下：双核处理器，2GB内存，80GB硬盘。

二、下载

可以从 https://zookeeper.apache.org/releases.html 下载ZooKeeper，目前最新的稳定版本为 3.4.8 版本，用户可以自行选择一个速度较快的镜像来下载即可。

三、目录

下载并解压ZooKeeper软件压缩包后，可以看到zk包含以下的文件和目录：

 
图1：ZooKeeper软件的文件和目录

• bin目录 
  zk的可执行脚本目录，包括zk服务进程，zk客户端，等脚本。其中，.sh是Linux环境下的脚本，.cmd是Windows环境下的脚本。
• conf目录 
  配置文件目录。zoo_sample.cfg为样例配置文件，需要修改为自己的名称，一般为zoo.cfg。log4j.properties为日志配置文件。
• lib 
  zk依赖的包。
• contrib目录 
  一些用于操作zk的工具包。
• recipes目录 
  zk某些用法的代码示例

四、单机模式

ZooKeeper的安装包括单机模式安装，以及集群模式安装。

单机模式较简单，是指只部署一个zk进程，客户端直接与该zk进程进行通信。 
在开发测试环境下，通过来说没有较多的物理资源，因此我们常使用单机模式。当然在单台物理机上也可以部署集群模式，但这会增加单台物理机的资源消耗。故在开发环境中，我们一般使用单机模式。 
但是要注意，生产环境下不可用单机模式，这是由于无论从系统可靠性还是读写性能，单机模式都不能满足生产的需求。

4.1 运行配置

上面提到，conf目录下提供了配置的样例zoo_sample.cfg，要将zk运行起来，需要将其名称修改为zoo.cfg。 
打开zoo.cfg，可以看到默认的一些配置。

• tickTime 
  时长单位为毫秒，为zk使用的基本时间度量单位。例如，1 * tickTime是客户端与zk服务端的心跳时间，2 * tickTime是客户端会话的超时时间。 
  tickTime的默认值为2000毫秒，更低的tickTime值可以更快地发现超时问题，但也会导致更高的网络流量（心跳消息）和更高的CPU使用率（会话的跟踪处理）。
• clientPort 
  zk服务进程监听的TCP端口，默认情况下，服务端会监听2181端口。
• dataDir 
  无默认配置，必须配置，用于配置存储快照文件的目录。如果没有配置dataLogDir，那么事务日志也会存储在此目录。

4.2 启动

在Windows环境下，直接双击zkServer.cmd即可。在Linux环境下，进入bin目录，执行命令

./zkServer.sh start

这个命令使得zk服务进程在后台进行。如果想在前台中运行以便查看服务器进程的输出日志，可以通过以下命令运行：

./zkServer.sh start-foreground

执行此命令，可以看到大量详细信息的输出，以便允许查看服务器发生了什么。

使用文本编辑器打开zkServer.cmd或者zkServer.sh文件，可以看到其会调用zkEnv.cmd或者zkEnv.sh脚本。zkEnv脚本的作用是设置zk运行的一些环境变量，例如配置文件的位置和名称等。

4.3 连接

如果是连接同一台主机上的zk进程，那么直接运行bin/目录下的zkCli.cmd（Windows环境下）或者zkCli.sh（Linux环境下），即可连接上zk。 
直接执行zkCli.cmd或者zkCli.sh命令默认以主机号 127.0.0.1，端口号 2181 来连接zk，如果要连接不同机器上的zk，可以使用 -server 参数，例如：

bin/zkCli.sh -server 192.168.0.1:2181

五、集群模式

单机模式的zk进程虽然便于开发与测试，但并不适合在生产环境使用。在生产环境下，我们需要使用集群模式来对zk进行部署。

注意 
在集群模式下，建议至少部署3个zk进程，或者部署奇数个zk进程。如果只部署2个zk进程，当其中一个zk进程挂掉后，剩下的一个进程并不能构成一个quorum的大多数。因此，部署2个进程甚至比单机模式更不可靠，因为2个进程其中一个不可用的可能性比一个进程不可用的可能性还大。

5. 1 运行配置

在集群模式下，所有的zk进程可以使用相同的配置文件（是指各个zk进程部署在不同的机器上面），例如如下配置：

tickTime=2000
dataDir=/home/myname/zookeeper
clientPort=2181
initLimit=5
syncLimit=2
server.1=192.168.229.160:2888:3888
server.2=192.168.229.161:2888:3888
server.3=192.168.229.162:2888:3888

• initLimit 
  ZooKeeper集群模式下包含多个zk进程，其中一个进程为leader，余下的进程为follower。 
  当follower最初与leader建立连接时，它们之间会传输相当多的数据，尤其是follower的数据落后leader很多。initLimit配置follower与leader之间建立连接后进行同步的最长时间。
• syncLimit 
  配置follower和leader之间发送消息，请求和应答的最大时间长度。
• tickTime 
  tickTime则是上述两个超时配置的基本单位，例如对于initLimit，其配置值为5，说明其超时时间为 2000ms * 5 = 10秒。
• server.id=host:port1:port2 
  其中id为一个数字，表示zk进程的id，这个id也是dataDir目录下myid文件的内容。 
  host是该zk进程所在的IP地址，port1表示follower和leader交换消息所使用的端口，port2表示选举leader所使用的端口。
• dataDir 
  其配置的含义跟单机模式下的含义类似，不同的是集群模式下还有一个myid文件。myid文件的内容只有一行，且内容只能为1 - 255之间的数字，这个数字亦即上面介绍server.id中的id，表示zk进程的id。

注意 
如果仅为了测试部署集群模式而在同一台机器上部署zk进程，server.id=host:port1:port2配置中的port参数必须不同。但是，为了减少机器宕机的风险，强烈建议在部署集群模式时，将zk进程部署不同的物理机器上面。

5.2 启动

假如我们打算在三台不同的机器 192.168.229.160，192.168.229.161，192.168.229.162上各部署一个zk进程，以构成一个zk集群。 
三个zk进程均使用相同的 zoo.cfg 配置：

tickTime=2000
dataDir=/home/myname/zookeeper
clientPort=2181
initLimit=5
syncLimit=2
server.1=192.168.229.160:2888:3888
server.2=192.168.229.161:2888:3888
server.3=192.168.229.162:2888:3888

在三台机器dataDir目录（ /home/myname/zookeeper 目录）下，分别生成一个myid文件，其内容分别为1，2，3。然后分别在这三台机器上启动zk进程，这样我们便将zk集群启动了起来。

5.3 连接

可以使用以下命令来连接一个zk集群：

bin/zkCli.sh -server 192.168.229.160:2181,192.168.229.161:2181,192.168.229.162:2181

成功连接后，可以看到如下输出：

2016-06-28 19:29:18,074 [myid:] - INFO  [main:ZooKeeper@438] - Initiating client connection, connectString=192.168.229.160:2181,192.168.229.161:2181,192.168.229.162:2181 sessionTimeout=30000 watcher=org.apache.zookeeper.ZooKeeperMain$MyWatcher@770537e4
Welcome to ZooKeeper!
2016-06-28 19:29:18,146 [myid:] - INFO  [main-SendThread(192.168.229.162:2181):ClientCnxn$SendThread@975] - Opening socket connection to server 192.168.229.162/192.168.229.162:2181. Will not attempt to authenticate using SASL (unknown error)
JLine support is enabled
2016-06-28 19:29:18,161 [myid:] - INFO  [main-SendThread(192.168.229.162:2181):ClientCnxn$SendThread@852] - Socket connection established to 192.168.229.162/192.168.229.162:2181, initiating session
2016-06-28 19:29:18,199 [myid:] - INFO  [main-SendThread(192.168.229.162:2181):ClientCnxn$SendThread@1235] - Session establishment complete on server 192.168.229.162/192.168.229.162:2181, sessionid = 0x3557c39d2810029, negotiated timeout = 30000

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null
[zk: 192.168.229.160:2181,192.168.229.161:2181,192.168.229.162:2181(CONNECTED) 0] 

图2：客户端连接zk集群的输出日志

从日志输出可以看到，客户端连接的是192.168.229.162:2181进程（连接上哪台机器的zk进程是随机的），客户端已成功连接上zk集群。

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参考资料

1. http://zookeeper.apache.org/doc/trunk/zookeeperStarted.html
2. http://zookeeper.apache.org/doc/trunk/zookeeperAdmin.html
3. 《ZooKeeper分布式系统开发实战》课程，主讲人：玺感
4. 《ZooKeeper分布式过程协同技术详解》，Flavio Junqueira等著，谢超等译
5. 百度百科有关quorum的解释，http://baike.baidu.com/link?url=pqWrzgH-_VhMLnscR1iRTpPjovfyhxG-8Qs9HxGutiGi5bhnA_lX_pmabLQ-3MiDeigcHRFMYSbFg90RAYVAta
6. 《Zookeeper 安装和配置》，http://coolxing.iteye.com/blog/1871009