ZooKeeper 集群搭建

一、ZooKeeper原理简介

ZooKeeper是一个开放源码的分布式应用程序协调服务，它包含一个简单的原语集，分布式应用程序可以基于它实现同步服务，配置维护和命名服务等。

1. ZooKeeper设计目的

• 最终一致性：client不论连接到那个Server，展示给它的都是同一个视图。
• 可靠性：具有简单、健壮、良好的性能、如果消息m被到一台服务器接收，那么消息m将被所有服务器接收。
• 实时性：Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失效的信息。但由于网络延时等原因，Zookeeper不能保证两个客户端能同时得到刚更新的数据，如果需要最新数据，应该在读数据之前调用sync()接口。
• 等待无关（wait-free）：慢的或者失效的client不得干预快速的client的请求，使得每个client都能有效的等待。
• 原子性：更新只能成功或者失败，没有中间状态。
• 顺序性：包括全局有序和偏序两种：全局有序是指如果在一台服务器上消息a在消息b前发布，则在所有Server上消息a都将在消息b前被发布；偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布，a必将排在b前面。

2. ZooKeeper工作原理

在ZooKeeper的集群中，各个节点共有下面3种角色和4种状态：

角色：leader、follower、observer

状态：leading、following、observing、looking

Zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议（ZooKeeper Atomic Broadcast protocol）。Zab协议有两种模式，它们分别是恢复模式（Recovery选主）和广播模式（Broadcast同步）。当服务启动或者在领导者崩溃后，Zab就进入了恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数Server完成了和leader的状态同步以后，恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和Server具有相同的系统状态。

为了保证事务的顺序一致性，zookeeper采用了递增的事务id号（zxid）来标识事务。所有的提议（proposal）都在被提出的时候加上了zxid。实现中zxid是一个64位的数字，它高32位是epoch用来标识leader关系是否改变，每次一个leader被选出来，它都会有一个新的epoch，标识当前属于那个leader的统治时期。低32位用于递增计数。

每个Server在工作过程中有4种状态：

LOOKING：当前Server不知道leader是谁，正在搜寻。

LEADING：当前Server即为选举出来的leader。

FOLLOWING：leader已经选举出来，当前Server与之同步。

OBSERVING：observer的行为在大多数情况下与follower完全一致，但是他们不参加选举和投票，而仅仅接受(observing)选举和投票的结果。

3. ZooKeeper集群节点

• Zookeeper节点部署越多，服务的可靠性越高，建议部署奇数个节点，因为zookeeper集群是以宕机个数过半才会让整个集群宕机的。
• 需要给每个zookeeper 1G左右的内存，如果可能的话，最好有独立的磁盘，因为独立磁盘可以确保zookeeper是高性能的。如果你的集群负载很重，不要把zookeeper和RegionServer运行在同一台机器上面，就像DataNodes和TaskTrackers一样。

4. 实验环境

主机名	系统	IP地址
linux-node1	CentOS release 6.8	192.168.1.148
linux-node2	CentOS release 6.8	192.168.1.149
linux-node2	CentOS release 6.8	192.168.1.150

二、ZooKeeper安装

Zookeeper运行需要java环境，需要安装jdk，注：每台服务器上面都需要安装zookeeper、jdk，建议本地下载好需要的安装包然后上传到服务器上面，服务器上面下载速度太慢。

1. JDK安装

rpm -ivh jdk-8u101-linux-x64.rpm

2. ZooKeeper安装

tar zxvf zookeeper-3.4.8.tar.gz
mv zookeeper-3.4.8 zookeeper
cd zookeeper
cp conf/zoo_sample.cfg conf/zoo.cfg

把ZooKeeper加入到环境变量

vim /etc/profile
在文件末尾追加以下内容：
# idea - zookeeper-3.4.10 config start
export ZOOKEEPER_HOME=/usr/local/zookeeper-3.4.10/
export PATH=$ZOOKEEPER_HOME/bin:$PATH
export PATH 
# idea - zookeeper-3.4.10 config start

三、ZooKeeper集群配置

注意：搭建zookeeper集群时，一定要先停止已经启动的zookeeper节点。

1. ZooKeeper配置文件修改

# 修改过后的配置文件zoo.cfg，如下：

tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataLogDir=/opt/zookeeper/logs
dataDir=/opt/zookeeper/data
clientPort=2181
autopurge.snapRetainCount=500
autopurge.purgeInterval=24
server.1= 192.168.1.148:2888:3888
server.2= 192.168.1.149:2888:3888
server.3= 192.168.1.150:2888:3888

# 创建相关目录，三台节点都需要

mkdir -p /opt/zookeeper/{logs,data}

# 其余zookeeper节点安装完成之后，同步配置文件zoo.cfg

2. 配置参数说明

tickTime：这个时间是作为zookeeper服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔,也就是说每个tickTime时间就会发送一个心跳。

initLimit：这个配置项是用来配置zookeeper接受客户端（这里所说的客户端不是用户连接zookeeper服务器的客户端,而是zookeeper服务器集群中连接到leader的follower 服务器）初始化连接时最长能忍受多少个心跳时间间隔数。当已经超过10个心跳的时间（也就是tickTime）长度后 zookeeper 服务器还没有收到客户端的返回信息,那么表明这个客户端连接失败。总的时间长度就是 10*2000=20秒。

syncLimit：这个配置项标识leader与follower之间发送消息,请求和应答时间长度,最长不能超过多少个tickTime的时间长度,总的时间长度就是5*2000=10秒。

dataDir：顾名思义就是zookeeper保存数据的目录,默认情况下zookeeper将写数据的日志文件也保存在这个目录里；

clientPort：这个端口就是客户端连接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；

server.A=B:C:D：中的A是一个数字,表示这个是第几号服务器,B是这个服务器的IP地址，C第一个端口用来集群成员的信息交换,表示这个服务器与集群中的leader服务器交换信息的端口，D是在leader挂掉时专门用来进行选举leader所用的端口。

3. 创建ServerID标识

除了修改zoo.cfg配置文件外,zookeeper集群模式下还要配置一个myid文件,这个文件需要放在dataDir目录下。

这个文件里面有一个数据就是A的值（该A就是zoo.cfg文件中server.A=B:C:D中的A）,在zoo.cfg文件中配置的dataDir路径中创建myid文件。

# 在192.168.1.148服务器上面创建myid文件，并设置值为1，同时与zoo.cfg文件里面的server.1保持一致，如下

echo "1" > /opt/zookeeper/data/myid

# 在192.168.1.149服务器上面创建myid文件，并设置值为1，同时与zoo.cfg文件里面的server.2保持一致，如下

echo "2" > /opt/zookeeper/data/myid

# 在192.168.1.150服务器上面创建myid文件，并设置值为1，同时与zoo.cfg文件里面的server.3保持一致，如下

echo "3" > /opt/zookeeper/data/myid

到此，相关配置已完成。

四、ZooKeeper集群查看

1. 启动每个服务器上面的ZooKeeper节点

# linux-node1、linux-node2、linux-node3

/opt/zookeeper/bin/zkServer.sh start

注意：报错排查

Zookeeper节点启动不了可能原因：zoo.cfg配置文件有误、iptables没关。

2. 启动完成之后查看每个节点的状态

# linux-node1
[root@localhost zookeeper]# zookeeper-3.4.10/bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower

# linux-node2
[root@localhost zookeeper]# zookeeper-3.4.10/bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader

# linux-node3
[root@localhost zookeeper]# zookeeper-3.4.10/bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
从上面可以看出，linux-node1，linux-node3两台服务器zookeeper的状态是follow模式，linux-node2这台服务器zookeeper的状态是leader模式。

五、ZooKeeper集群连接

Zookeeper集群搭建完毕之后，可以通过客户端脚本连接到zookeeper集群上面，对客户端来说，zookeeper集群是一个整体，连接到zookeeper集群实际上感觉在独享整个集群的服务。