Zookeeper實現哨兵機制

master選舉使用場景及結構
　現在很多時候我們的服務需要7*24小時工作，假如一臺機器掛了，我們希望能有其它機器頂替它繼續工作。此類問題現在多采用master-salve模式，也就是常說的主從模式，正常情況下主機提供服務，備機負責監聽主機狀態，當主機異常時，可以自動切換到備機繼續提供服務(這裏有點兒類似於數據庫主庫跟備庫，備機正常情況下只監聽，不工作)，這個切換過程中選出下一個主機的過程就是master選舉。
對於以上提到的場景，傳統的解決方式是採用一個備用節點，這個備用節點定期給當前主節點發送ping包，主節點收到ping包後會向備用節點發送應答ack，當備用節點收到應答，就認爲主節點還活着，讓它繼續提供服務，否則就認爲主節點掛掉了，自己將開始行使主節點職責。如圖1所示：

Maven依賴信息

<parent>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
	<version>2.0.0.RELEASE</version>
</parent>
<dependencies>
	<dependency>
		<groupId>com.101tec</groupId>
		<artifactId>zkclient</artifactId>
		<version>0.10</version>
		<exclusions>
			<exclusion>
				<artifactId>slf4j-api</artifactId>
				<groupId>org.slf4j</groupId>
			</exclusion>
			<exclusion>
				<artifactId>log4j</artifactId>
				<groupId>log4j</groupId>
			</exclusion>
			<exclusion>
				<artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
				<groupId>org.slf4j</groupId>
			</exclusion>
		</exclusions>
	</dependency>
	<dependency>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
	</dependency>
</dependencies>

IndexController

@RestController
public class IndexController {
	// 獲取服務信息
	@RequestMapping("/getServerInfo")
	public String getServerInfo() {
		return ElectionMaster.isSurvival ? "當前服務器爲主節點" : "當前服務器爲從節點";
	}
}

MyApplicationRunner

@Component
public class MyApplicationRunner implements ApplicationRunner {

	// 創建zk連接
	ZkClient zkClient = new ZkClient("127.0.0.1:2181");
	private String path = "/election";
	@Value("${server.port}")
	private String serverPort;

	public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
		System.out.println("項目啓動完成...");
		createEphemeral();
		// 創建事件監聽
		zkClient.subscribeDataChanges(path, new IZkDataListener() {

		// 節點被刪除
		public void handleDataDeleted(String dataPath) throws Exception {
			// 主節點已經掛了，重新選舉
			System.out.println("主節點已經掛了，重新開始選舉");
			createEphemeral();
		}

		public void handleDataChange(String dataPath, Object data) throws Exception {

		}
	});

}

	private void createEphemeral() {
		try {
			zkClient.createEphemeral(path, serverPort);
			ElectionMaster.isSurvival = true;
			System.out.println("serverPort：" + serverPort + ",選舉成功....");
		} catch (Exception e) {
			ElectionMaster.isSurvival = false;
		}
	}

}

ElectionMaster

@Component
public class ElectionMaster {

	// 服務器info信息 是否存活
	public static boolean isSurvival;

}

Zookeeper實現分佈式配置中心

什麼是分佈式配置中心
項目中配置文件比較繁雜，而且不同環境的不同配置修改相對頻繁，每次發佈都需要對應修改配置，如果配置出現錯誤，需要重新打包發佈，時間成本較高，因此需要做統一的分佈式註冊中心，能做到自動更新配置文件信息，解決以上問題。

常用分佈式配置中心框架
首選爲disconf，可支持KV存儲以及配置文件形式存儲，使用和開發更爲簡便。並且本身也是基於zookpeer的分佈式配置中心開發，方便部署使用，並且支持實時更新通知操作，但是部署相對複雜。
Diamond(daɪəmənd)基本可以放棄，一般做KV的存儲配置項，做配置文件不是很好的選擇。
Spring Cloud Config因爲依賴git，使用侷限性較大，需要在各個環境中安裝git，並且不支持KV存儲，功能方面略差於disconf
分佈式配置中心實現原理

註冊中心配置存儲時效性數據模型維護性優點缺點
disconf zookpeer 實時推送支持傳統的配置文件模式，亦支持KV結構數據提供界面操作基於分佈式的Zookeeper來實時推送穩定性、實效性、易用性上均優於其他源碼較多，閱讀和使用起來相對較複雜
zookpeer zookpeer 實時推送支持傳統的配置文件模式，亦支持KV結構數命令操作實時推送穩定性、實效性開發量大
diamond mysql 每隔15s拉一次全量數據只支持KV結構的數據提供界面操簡單、可靠、易用數據模型不支持文件，使用不方便
Spring Cloud Config git 人工批量刷新文件模式 git操作簡單、可靠、易用需要依賴GIT，並且更新GIT

基於Zookeeper實現分佈式配置中心
Maven依賴信息

<parent>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
	<version>2.0.0.RELEASE</version>
</parent>
<dependencies>
	<dependency>
		<groupId>com.101tec</groupId>
		<artifactId>zkclient</artifactId>
		<version>0.10</version>
		<exclusions>
			<exclusion>
				<artifactId>slf4j-api</artifactId>
				<groupId>org.slf4j</groupId>
			</exclusion>
			<exclusion>
				<artifactId>log4j</artifactId>
				<groupId>log4j</groupId>
			</exclusion>
			<exclusion>
				<artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
				<groupId>org.slf4j</groupId>
			</exclusion>
		</exclusions>
	</dependency>
	<dependency>
		<groupId>org.projectlombok</groupId>
		<artifactId>lombok</artifactId>
	</dependency>
	<dependency>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
	</dependency>
	<dependency>
		<groupId>org.apache.commons</groupId>
		<artifactId>commons-lang3</artifactId>
	</dependency>
</dependencies>

application.yml

test:
key: demo

ConfigUtils
讀取配置文件信息

@Data
@Component
public class ConfigUtils {
	@Value("${test.key}")
	private String testKey;
}

MyApplicationRunner
項目啓動創建zk節點

@Component
public class MyApplicationRunner extends BaseZookeeper implements ApplicationRunner {
	@Autowired
	private ConfigUtils configUtils;
	// 啓動後執行方法
	public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
		System.out.println("項目啓動成功...");
		String testValue = configUtils.getTestKey();
		String testKey = "/testKey";
		try {
			// 創建節點信息
			zkClient.createEphemeral(testKey, testValue);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		zkClient.subscribeDataChanges(testKey, new IZkDataListener() {
			public void handleDataDeleted(String dataPath) throws Exception {
			}
			// 當值發生變化的時候
			public void handleDataChange(String dataPath, Object data) throws Exception {
				System.out.println("dataPath:" + dataPath + ",data:" + data);
				final String strData = (String) data;
				configUtils.setTestKey(strData);
			}
		});

	}

}

UpdateInfoService
修改Zookeeper節點信息

@Service
public class UpdateInfoService extends BaseZookeeper {
	public String updateInfo(String key, String value) {
		try {
			zkClient.writeData("/" + key, value);
			return "success";
		} catch (Exception e) {
			return "fail";
		}
	}
}

IndexController
獲取配置文件信息

@RestController
public class IndexController {
	@Autowired
	private ConfigUtils configUtils;
	@Autowired
	private UpdateInfoService updateInfoService;

	@RequestMapping("/getInfo")
	public String getInfo() {
		return configUtils.getTestKey();
	}

	@RequestMapping("/updateInfo")
	public String updateInfo(String key, String value) {
		String updateInfo = updateInfoService.updateInfo(key, value);
		return updateInfo;
	}
}

Zookeeper集羣選舉策略

Zookeeper集羣選舉原理
Zookeeper的角色

1.領導者（leader），負責進行投票的發起和決議，更新系統狀態
2.學習者（learner），包括跟隨者（follower）和觀察者（observer），follower用於接受客戶端請求並想客戶端返回結果，在選主過程中參與投票
3.Observer可以接受客戶端連接，將寫請求轉發給leader，但observer不參加投票過程，只同步leader的狀態，observer的目的是爲了擴展系統，提高讀取速度
4.客戶端（client），請求發起方Zookeeper的核心是原子廣播，這個機制保證了各個Server之間的同步。實現這個機制的協議叫做Zab協議。Zab協議有兩種模式，它們分別是恢復模式（選主）和廣播模式（同步）。當服務啓動或者在領導者崩潰後，Zab就進入了恢復模式，當領導者被選舉出來，且大多數Server完成了和leader的狀態同步以後，恢復模式就結束了。狀態同步保證了leader和Server具有相同的系統狀態。

爲了保證事務的順序一致性，zookeeper採用了遞增的事務id號（zxid）來標識事務。所有的提議（proposal）都在被提出的時候加上了zxid。實現中zxid是一個64位的數字，它高32位是epoch用來標識leader關係是否改變，每次一個leader被選出來，它都會有一個新的epoch，標識當前屬於那個leader的統治時期。低32位用於遞增計數。

Zookeeper的讀寫機制
　» Zookeeper是一個主多個server組成的集羣
　» 一個leader，多個follower
　» 每個server保存一份數據副本
　» 全局數據一致
　» 分佈式讀寫
　» 更新請求轉發，由leader實施
Zookeeper的保證
» 更新請求順序進行，來自同一個client的更新請求按其發送順序依次執行
» 數據更新原子性，一次數據更新要麼成功，要麼失敗
» 全局唯一數據視圖，client無論連接到哪個server，數據視圖都是一致的
» 實時性，在一定事件範圍內，client能讀到最新數據

Zookeeper節點數據操作流程
Zookeeper leader 選舉

Zookeeper leader 選舉

半數通過
　　　　– 3臺機器掛一臺 2>3/2
　　　　– 4臺機器掛2臺 2！>4/2
　• A提案說，我要選自己，B你同意嗎？C你同意嗎？B說，我同意選A；C說，我同意選A。(注意，這裏超過半數了，其實在現實世界選舉已經成功了。

但是計算機世界是很嚴格，另外要理解算法，要繼續模擬下去。)
　　• 接着B提案說，我要選自己，A你同意嗎；A說，我已經超半數同意當選，你的提案無效；C說，A已經超半數同意當選，B提案無效。
　　• 接着C提案說，我要選自己，A你同意嗎；A說，我已經超半數同意當選，你的提案無效；B說，A已經超半數同意當選，C的提案無效。
• 選舉已經產生了Leader，後面的都是follower，只能服從Leader的命令。而且這裏還有個小細節，就是其實誰先啓動誰當頭。

Zookeeper 集羣環境搭建　　
1.安裝jdk運行jdk環境
上傳jdk1.8安裝包

2.安裝jdk1.8環境變量

vi /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_181
export ZOOKEEPER_HOME=/usr/local/zookeeper
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$ZOOKEEPER_HOME/bin:$PATH

刷新profile文件
source /etc/profile

關閉防火牆

3.下載zookeeper安裝包

wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.4.10/zookeeper-3.4.10.tar.gz

4.解壓Zookeeper安裝包

tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz

5.修改Zookeeper文件夾名稱

重命名： mv zookeeper-3.4.10 zookeeper

修改zoo_sample.cfg文件

cd /usr/local/zookeeper/conf
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
修改conf: vi zoo.cfg 修改兩處
（1） dataDir=/usr/local/zookeeper/data（注意同時在zookeeper創建data目錄）
（2）最後面添加
server.0=192.168.212.154:2888:3888
server.1=192.168.212.156:2888:3888
server.2=192.168.212.157:2888:3888
修改Zookeeper文件夾名稱
創建服務器標識
服務器標識配置：
創建文件夾： mkdir data
創建文件myid並填寫內容爲0： vi
myid (內容爲服務器標識： 0)

複製zookeeper
進行復制zookeeper目錄到hadoop01和hadoop02
還有/etc/profile文件
把hadoop01、 hadoop02中的myid文件裏的值修改爲1和2
路徑(vi /usr/local/zookeeper/data/myid)
啓動zookeeper
啓動zookeeper：
路徑： /usr/local/zookeeper/bin
執行： zkServer.sh start
(注意這裏3臺機器都要進行啓動)
狀態： zkServer.sh
status(在三個節點上檢驗zk的mode,一個leader和倆個follower)
常用命令
zkServer.sh status 查詢狀態

關閉所有防火牆
systemctl stop firewalld

/usr/local/jdk1.8.0_181

JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_181
CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/
PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
export JAVA_HOME CLASSPATH PATH

/etc/profile

export ZOOKEEPER_HOME=/usr/local/zookeeper
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin:$ZOOKEEPER_HOME/conf

Zookeeper實現哨兵機制

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