1 定義
ZooKeeper是Hadoop的開源子項目（Google Chubby的開源實現），它是一個針對大型分佈式系統的可靠協調系統，提供的功能包括：配置維護與同步、命名服務（在集羣所有機器裏生成唯一ID）、負載均衡、分佈式鎖、分佈式協調/同步（心跳檢測等）、組服務等。
Zookeeper的Fast Fail 和 Leader選舉特性大大增強了分佈式集羣的穩定和健壯性，並且解決了Master/Slave模式的單點故障重大隱患，這是越來越多的分佈式產品如HBase、Storm（流計算）、S4（流計算）等強依賴Zookeeper的原因。
開源ZK客戶端：ZkClient（功能較少）、Curator（推薦）。
官網：http://zookeeper.apache.org
2 架構
zookeeper集羣包含多臺Server，其中有且僅有一臺Server是leader，類似master/slave架構。
3 原理
3.1 ZK選舉ZAB協議
ZookeeperAtomic Broadcast，Zookeeper原子消息廣播協議，簡稱ZAB。
所有事務請求必須由一個全局唯一的服務器來協調處理，這樣的服務器被稱爲Leader服務器，而餘下的其它服務器則成爲Follower服務器。Leader服務器負責將一個客戶端事務請求（如創建節點等）轉換成一個事務Proposal（提議），並將該Proposal分發給集羣中所有的Follower服務器。之後Leader服務器需要等待所有Follower服務器的反饋，一旦超過半數的Follower服務器進行了正確的反饋後，那麼Leader就會再次向所有的Follower服務器分發Commit消息，要求其將前一個Proposal進行提交。
ZAB協議三個階段：
Ø 發現（Discovery），即選舉Leader的過程。
Ø 同步（Synchronization），選舉出新的Leader後，Follwer或Observer從Leader同步最新數據。
Ø 廣播，同步完成後，就可以接收客戶端新的事務請求，並進行消息廣播，實現數據在集羣節點的副本存儲。
3.2 服務器角色
Ø Leader
– 事務請求的唯一調度和處理者，保證集羣事務處理的順序性
– 集羣內部各服務器的調度者
Ø Follower
– 處理客戶端非事務請求，轉發事務請求給Leader服務器
– 參與事務請求Proposal的投票
– 參與Leader選舉投票
Ø Observer
– 處理客戶端非事務請求，轉發事務請求給Leader服務器
– 不參與任何形式的投票，包括選舉和事務投票（超過半數確認）
– 此角色存在通常是爲了提高集羣數據的讀性能
3.3 服務器狀態
Ø LOOKING
– 尋找Leader狀態
– 當服務器處此狀態時，表示當前沒有Leader，需要進入選舉流程
Ø FOLLOWING
– 跟隨者狀態，表明當前服務器角色是Follower
Ø OBSERVING
– 觀察者狀態，表明當前服務器角色是Observer
Ø LEADING
– 領導者狀態，表明當前服務器角色是Leader
org.apache.zookeeper.server.quorum.ServerState類維護以上四種狀態
3.4 集羣服務器間通訊
Ø 基於TCP協議
– 爲了避免重複創建兩個節點之間的tcp連接，zk按照myid數值方向來建立連接，即數值小的節點發起到數值大的節點的連接，比如id爲1的向id爲2的發起tcp連接
Ø 多端口
– 配置中第一個端口是通信和數據同步端口，默認是2888
– 第二個端口是投票端口，默認是3888
4 安裝
系統：CentOS 7.0。
版本：JDK 1.8.0_91，Hadoop2.7.3，Zookeeper 3.4.9。
4.1 下載安裝
http://mirrors.hust.edu.cn/apache/zookeeper/stable
解壓到合適位置即完成安裝。
4.2 配置
配置文件位於ZOOKEEPER_HOME/conf目錄下（zoo_sample.cfg）。
複製一份示例配置文件，改名爲zoo.cfg。
其中主要配置項含義：
Ø tickTime：心跳檢測的時間間隔（毫秒），缺省：2000。
Ø clientPort：其他應用（比如solr）訪問ZooKeeper的端口，缺省：2181。
Ø initLimit：初次同步的階段（followers連接到leader的階段），允許的時長（tick數量），缺省：10。
Ø syncLimit：允許。followers同步到ZooKeeper的時長（tick數量），缺省：5。
Ø dataDir：數據（比如所管理的配置文件）的存放路徑，初始時應該爲空。該目錄下需包含myid文件，存儲本服務器的服務器編號（1-255）。
Ø server.X：X是ensemble中一個服務器的id，後面指定該server的hostname、第一個端口號用於ZooKeeper之間的通信、第二個端口用於和其他應用之間的通信。
server.X示例：
server.1=nn:2888:3888，其中myid值應爲1，nn爲該服務器hostname，2888端口號是ZooKeeper服務之間通信的端口，3888是ZooKeeper與其他應用程序通信的端口。
4.2.1 配置文件示例
#The number of milliseconds of each tick
tickTime=2000
#The number of ticks that the initial
#synchronization phase can take
initLimit=10
#The number of ticks that can pass between
#sending a request and getting an acknowledgement
syncLimit=5
#the directory where the snapshot is stored.
#do not use /tmp for storage, /tmp here is just
#example sakes.
dataDir=/root/bigdata/zookeeper-3.4.9/dataDir
#the port at which the clients will connect
clientPort=2181
#the maximum number of client connections.
#increase this if you need to handle more clients
#maxClientCnxns=60
#
#Be sure to read the maintenance section of the
#administrator guide before turning on autopurge.
#
#http://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperAdmin.html#sc_maintenance
#
#The number of snapshots to retain in dataDir
#autopurge.snapRetainCount=3
#Purge task interval in hours
#Set to "0" to disable auto purge feature
#autopurge.purgeInterval=1
server.1=nn:2888:3888
server.2=snn:2888:3888
server.3=dn01:2888:3888
server.4=dn02:2888:3888
4.3 啓動
在每個zookeeper節點bin目錄裏，運行命令啓動zookeeper服務器（默認載入zoo.cfg）：
# ./zkServer.shstart
正常啓動後顯示：
ZooKeeperJMX enabled by default
Usingconfig: /root/bigdata/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Startingzookeeper ... STARTED
停止：
# ./zkServer.shstop
ZooKeeperJMX enabled by default
Usingconfig: /root/bigdata/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Stoppingzookeeper ... STOPPED
4.4 查看狀態
# ./zkServer.shstatus
ZooKeeperJMX enabled by default
Usingconfig: /root/bigdata/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Mode:leader
或
ZooKeeperJMX enabled by default
Usingconfig: /root/bigdata/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Mode:follower
4.5 客戶端連接
4.5.1 zkCli
# ./zkCli.sh -server 192.168.1.210:2181
4.5.2 Curator
5 常見問題
5.1 集羣啓動報服務器間連接失敗
如遇到connection failed、connection refused問題，請檢查防火牆是否關閉，基本是由於防火牆問題引起的。