Zookeeper基础

一、概述与特点？

Zookeeper 是一个分布式服务框架，是ApacheHadoop的一个子项目。从设计模式角度来看，它是基于观察者模式设计的一个分布式协调框架；它负责存储大家关心的数据，观察者订阅关心的数据或结点，当发生变化时，它将通知观察者以实现分布协调。常称分布式协调指挥官！

特点：

• 一个领导者Leader，多个跟跟随者Follower；
• 一个Zookeeper集群，半数以上存活，则集群可用；
• 全局数据一致：无论Client连接哪个Server,获取得到的数据都一致的；
• 更新请求顺序进行，来自同一个client的请求按顺序执行；
• 数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败；
• 实时性，一定时间能Client能读到最新的数据；

1、数据结构

Zookeeper数据结构与Unix很相似，整体上可以看作是一个树，每个结点称作一个ZNode，每个Znode可以存储1M数据，每个结点可以通过路径唯一标识。

2、应用场景

• 统一命名服务
• 统一配置管理
• 统一集群管理
• 集群服务上下线通知
• 软负载

二、安装与部署

1. 下载与安装官网下载3.4.14：；
2. tar -zxvf zookeeper-3.4.14.tar.gz -C /opt/module/;
3. mv zoo_sample.cfg zoo.cfg;
4. vi zoo.cfg，一般会更改zookeeper存储数据的路径：dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.14/zkData；

[root@vm-1154-0-2 conf]# vi zoo.cfg

#The number of milliseconds of each tick
#心跳时间
tickTime=2000
# The number of ticks that the initial
# synchronization phase can take
#初始化启动时10*2000内Leader与Follower的通信期限，没有通信上认为挂了；
initLimit=10
# The number of ticks that can pass between
# sending a request and getting an acknowledgement
#启动之后5*2000内Leader与Follower的通信期限，没有通信上认为挂了；
syncLimit=5
# the directory where the snapshot is stored.
# do not use /tmp for storage, /tmp here is just
# example sakes.
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.14/zkData
# 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

5. 启动服务：zkServer.sh start

[root@vm-1154-0-2 zookeeper-3.4.14]# bin/zkServer.sh start
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.14/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED

6. 查看启动状态：zkServer.sh status

[root@vm-1154-0-2 zookeeper-3.4.14]# bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.14/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: standalone

7. 根据需要启动客户端可以进行zkCli.sh

常用命令

• help 帮助命令；
• create 创建结点命令，创建的同事需要指定值；
• ls 查看结点；
• ls2 查看结点详情；
• get 获取结点值；
• delete 删除结点；
• rmr 递归删除结点；
• set 设置结点值；

以上为本地模式

三、内部原理

1、选举机制

半数以上机制：半数以上主机存活，集群可用，因此Zookeeper适合安装奇数台服务器，否则机器存在浪费；

以5台服务器为例描述选举过程：

1. 第一台主机启动，它选择自己一票，发出去的信息一直没有人收到，此时一直是looking状态；
2. 第二台主机启动，它也选择自己一票，与第一台主机交换信息，都没有超过半数，但自己的ID大，然后第一台投第二台一票，此时第二台主机2票，仍然未超过半数；
3. 第三台服务器启动，它也选择自己一票，与其它主机交互信息，此时三台主机的票数均未超过半数，主机间交换，第三台服务器ID最大，于数第一台与第二台将票投给第三台，此时第三台有3票，超过半数，于是第三台被选为Leader；
4. 第四台，第五台启动，由于此时已经有Leader，不再发生变化，除非Leader挂掉；

2、结点类型

结点类型分为是否持久、是否有序；

• 持久结点：客户端与Zookeeper断掉后结点不会删除；
• 临时结点：客户端与Zookeeper断开，结点会被删除；创建结点时带-e参数 create -e;
• 有序结点：生成结点会根据生成先后，生成对应的序号，序号单调增加，可以根据序号大写判断结点生成的时间先后，序号由父结点维护；创建结点时带-s参数 create -s;

3、监听机制

1. 首先要有一个main线程；
2. 在main线程中创建Zookeeper客户端，此时会创建两个线程，一个connect线程，一个listener线程；
3. 通过connect线程建立连接并发送注册监听事件给Zookeeper服务；
4. Zookeeper服务器将监听路径添加到监听列表中；
5. 当监听的路径发生数据或结点变化，Zookeeper会主动通过listener线程通知客户端；
6. 客户端调用内部和理processor;

常用监听

• 数据监听 get path watch;
• 结点监听 ls path watch;

注意：上面的命令每执行一次只监听一次变化。

4、写数据流程

以下以三个结点的Zookeeper集群为例介绍写数据流程server1，leader，server2：

1. client向server1发送写数据请求；
2. server1通知leader，leader写入数据，并通知serverr1与server2写入；
3. server1与server2写入成功后分别通知leader写入成功；
4. leader通知server1与server2本次写入成功；
5. server1通知client写入成功；

四、企业面试真题

1、请描述Zookeeper的选举机制？

2、Zookeeper的监听原理？

3、Zookeeper的部署方式有几种？集群方式中有几种角色？集群至少需要几台机器？

4、Zookeeper常用命令有哪些？