ZooKeeper 是大型分布式系統(tǒng)中可靠的協(xié)調(diào)系統(tǒng)，它以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以領(lǐng)導(dǎo)選舉和信息同步機(jī)制保證了集群的高可用性，以事件通知機(jī)制協(xié)助事件訂閱者及時(shí)捕獲數(shù)據(jù)的變化，可協(xié)助實(shí)現(xiàn) Dubbo、Kafka 等架構(gòu)。本文以 CentOS 和 Windows 為例，總結(jié)了 ZooKeeper 集群的部署操作，并以自帶的腳本命令操作其數(shù)據(jù)。

1.概述

ZooKeeper 是 Hadoop 的一個(gè)子項(xiàng)目，是大型分布式系統(tǒng)中可靠的協(xié)調(diào)系統(tǒng)。分布式應(yīng)用程序以此實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的服務(wù)，可用于分布式系統(tǒng)的配置維護(hù)、名字服務(wù)、分布式同步、組服務(wù)等：

用于 Dubbo: 作為配置中心;

用于 Kafka: 作為 Broker/Producer/Consumer 共享的配置中心。

官網(wǎng)首頁(yè): https://zookeeper.apache.org/

官網(wǎng)文檔: https://zookeeper.apache.org/doc/current/

1.1 ZAB協(xié)議

集群間通過(guò) ZAB(ZooKeeper Atomic Broadcast)協(xié)議保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性，該協(xié)議包括兩個(gè)階段：

1.1.1 領(lǐng)導(dǎo)選舉(Leader Election)

選舉出一個(gè) Leader(所有寫(xiě)操作傳送給 Leader)，其他機(jī)器被稱為 Follower;

當(dāng)前 Leader 崩潰或失去大多數(shù) Follower 后，會(huì)選舉出新的 Leader;

1.1.2 信息同步(Atomic broadcast)

用于同步 Leader 與 Follower 之間的信息，保證數(shù)據(jù)一致。

1.2 內(nèi)部原理

https://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperOver.html

存儲(chǔ)方式與標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)非常相似，每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱作 znode，本身包含數(shù)據(jù)，還可以擁有子節(jié)點(diǎn)。

客戶端以TCP連接一臺(tái)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，客戶端會(huì)切換至其他節(jié)點(diǎn)。

客戶端可以訂閱某些節(jié)點(diǎn)的事件(watcher機(jī)制)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容或其子節(jié)點(diǎn)有變化時(shí)，客戶端會(huì)收到通知。

• 高性能：多讀少寫(xiě)的情況下，速度很快;存儲(chǔ)于內(nèi)存中，并有持久存儲(chǔ)中的事務(wù)日志和快照;
• 高可用性(無(wú)中心化結(jié)構(gòu)可避免單點(diǎn)故障): 個(gè)別節(jié)點(diǎn)故障不影響整體使用;
• 監(jiān)視機(jī)制: 客戶端可以監(jiān)視一個(gè)結(jié)點(diǎn)(node)，當(dāng)結(jié)點(diǎn)斷開(kāi)或有修改時(shí)，客戶端會(huì)收到通知;
• 順序一致性: 來(lái)自客戶端的更新將按照它們發(fā)送的順序進(jìn)行應(yīng)用。
• 原子性: 保證數(shù)據(jù)完整、一致，更新成功或失敗，沒(méi)有部分結(jié)果。
• 單系統(tǒng)映像: 無(wú)論服務(wù)器連接到哪個(gè)服務(wù)器，客戶端都會(huì)看到相同的服務(wù)視圖。
• 可靠性: 一旦更新被應(yīng)用，它將一直持續(xù)到客戶覆蓋更新。
• 及時(shí)性: 系統(tǒng)的客戶觀點(diǎn)在一定的時(shí)間范圍內(nèi)保證是最新的。

1.3 系統(tǒng)要求

ZooKeeper 以 Java 版本運(yùn)行，Java 版本要求為 1.6+;

支持的操作系統(tǒng)包括: GNU/Linux, Solaris, FreeBSD, Windows。

2.Linux 下安裝

https://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperStarted.html

2.1 下載并解壓(35M)

# https://archive.apache.org/dist/zookeeper/ 

# https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/ 

wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/zookeeper-3.4.11.tar.gz 

sudo rm -rf /opt/zookeeper-3.4.11 

sudo tar -zxf zookeeper-3.4.11.tar.gz -C /opt 

sudo chown -R root:root /opt/zookeeper-3.4.11 

sudo rm -rf /opt/zookeeper-3.4.11/bin/*.cmd 

2.2 設(shè)置環(huán)境變量

## sudo vim /etc/profile ## 所有用戶有效 
export ZOOKEEPER_HOME=/opt/zookeeper-3.4.11 
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin 

文件保存后，Linux用戶重新登錄后生效。

2.3 準(zhǔn)備目錄與配置文件

# sudo vim $ZOOKEEPER_HOME/bin/zkInit.sh 
# sudo -E sh $ZOOKEEPER_HOME/bin/zkInit.sh 
for INDEX in {1..3}; do 
    sudo rm -rf $ZOOKEEPER_HOME/{data,logs}/$INDEX 
    sudo mkdir -p $ZOOKEEPER_HOME/{data,logs}/$INDEX 
    echo $INDEX | sudo tee $ZOOKEEPER_HOME/data/$INDEX/myid > /dev/null 
 
    # zoo.cfg 參考: grep -v "^#" $ZOOKEEPER_HOME/conf/zoo_sample.cfg 
    cat > $ZOOKEEPER_HOME/conf/zoo-$INDEX.cfg << EOF 
tickTime=2000 ## ZooKeeper 的最小時(shí)間單位(ms) 
initLimit=10 ## 投票選舉新 leader 的初始化時(shí)間(以 tickTime 為單位) 
syncLimit=5 ## Leader 檢測(cè) Follower 可用性心跳的超時(shí)時(shí)間(以 tickTime 為單位) 
clientPort=218$INDEX ## 客戶端用來(lái)連接 ZooKeeper 的端口 
dataDir=$ZOOKEEPER_HOME/data/$INDEX ## 數(shù)據(jù)目錄(存儲(chǔ)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)快照) 
dataLogDir=$ZOOKEEPER_HOME/logs/$INDEX ## 日志目錄(存儲(chǔ)事務(wù)日志) 
server.1=localhost:2281:2291 
server.2=localhost:2282:2292 
server.3=localhost:2283:2293 
EOF 
done 

其中的 clientPort=218$INDEX 是提供給客戶端連接的端口(2181,2182,2183);

其中的 server.N = hostname : port1 : port2：

• N(1,2,3): “必須”是一個(gè)數(shù)字(表示這是第幾號(hào)server)，否則報(bào)錯(cuò) java.lang.NumberFormatException: For input string: "xxx"
• hostname(localhost): 是該 server 所在的域名或IP地址，為了通用，可替換為域名zk{n}.company.com 并在 hosts 里配置;
• port1(2281,2282,2283): 當(dāng)前 server 是 leader 時(shí)，監(jiān)聽(tīng)此端口接受 followers 的連接，注意followers不會(huì)監(jiān)聽(tīng)此端口(直到它升級(jí)為 leader)
• port2(2291,2292,2293): 是選舉 leader 時(shí)所使用的端口。

必須生成文件 $ZOOKEEPER_HOME/data/%n/myid，其內(nèi)容為 zoo.cnf 中的 N(服務(wù)器ID), 否則拋出異常 java.lang.IllegalArgumentException: $ZOOKEEPER_HOME/data/{n}/myid file is missing

2.4 服務(wù)的配置并啟動(dòng)

## sudo vim /usr/lib/systemd/system/zookeeper@.service 
## 其中的 %i 將來(lái)會(huì)被替換為具體的 1/2/3 
[Unit] 
Description=ZooKeeper 
After=syslog.target network.target 
 
[Service] 
Type=forking 
Environment="ZOOCFG=zoo-%i.cfg" 
ExecStart=/opt/zookeeper-3.4.11/bin/zkServer.sh start 
ExecStop=/opt/zookeeper-3.4.11/bin/zkServer.sh stop 
 
[Install] 
WantedBy=multi-user.target 

配置為自動(dòng)啟動(dòng)，并立即啟動(dòng)：

sudo systemctl daemon-reload 
sudo systemctl enable zookeeper@{1,2,3} 
sudo systemctl start zookeeper@{1,2,3} 
sudo netstat -natp | grep LISTEN | grep -E "218|228|229" 
# sudo systemctl stop zookeeper@{1,2,3} 

2.5 防火墻放行

如果非本機(jī)應(yīng)用需要連接 ZooKeeper，必須把所有 clientPort 端口放行。

### sudo vim /etc/sysconfig/iptables 
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 2181 -j ACCEPT 
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 2182 -j ACCEPT 
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 2183 -j ACCEPT 
### 重啟生效: sudo systemctl restart iptables 

2.6 客戶端驗(yàn)證

zkCli.sh -server localhost:2181 ## 進(jìn)入命令行狀態(tài) 
help ## 顯示所有命令格式 
quit ## 退出命令行狀態(tài) 
history ## 顯示歷史命令 
 
ls path [watch] 
createpath data acl 
delete path [version] 
set path data [version] 
get path [watch] 
stat path [watch] 
sync path 
 
listquota path 
setquota -n|-b val path 
delquota [-n|-b] path 
 
addauth scheme auth 
setAcl path acl 
getAcl path 
 
printwatches on|off 
redo cmdno 

也可集連接和命令于一行：

zkCli.sh -server localhost:2181 ls / 

2.7 清空數(shù)據(jù)【慎用】

sudo systemctl stop zookeeper@{1,2,3} 
sudo rm -rf $ZOOKEEPER_HOME/{logs,data}/{1,2,3}/version-* 
sudo systemctl start zookeeper@{1,2,3} 

2.8 卸載服務(wù)【慎用】

sudo systemctl stop zookeeper@{1,2,3} 
sudo systemctl disable zookeeper@{1,2,3} 
sudo rm -rf $ZOOKEEPER_HOME 

3.Windows 下安裝(可用于開(kāi)發(fā))

3.1 下載

https://archive.apache.org/dist/zookeeper/

https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/

https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.4.11/zookeeper-3.4.11.tar.gz

3.2 安裝

3.2.1 解壓

3.2.2 修改系統(tǒng)環(huán)境變量

set ZOOKEEPER_HOME={???}\zookeeper-3.4.11 
set PATH=%ZOOKEEPER_HOME%\bin 

3.2.3 修改 conf\zoo-%n.cfg

cd/d %ZOOKEEPER_HOME% 
del /q bin\*.sh 
rd/s/q data logs 
for %n in (1,2,3) do @mkdir logs\%n 
for %n in (1,2,3) do @mkdir data\%n 
for %n in (1,2,3) do @echo %n> data\%n\myid 
for %n in (1,2,3) do @copy/b conf\zoo_sample.cfg conf\zoo-%n.cfg 

修改文件 conf\zoo-%n.cfg 如下(分別替換其中的 %n 為 1,2,3)：

tickTime=2000 
initLimit=10 
syncLimit=5 
clientPort=218%n 
dataDir=D:/Software/Architecture/zookeeper-3.4.11/data/%n 
dataLogDir=D:/Software/Architecture/zookeeper-3.4.11/logs/%n 
server.1=localhost:2281:2291 
server.2=localhost:2282:2292 
server.3=localhost:2283:2293 

參數(shù)說(shuō)明與 Linux 中相關(guān)內(nèi)容一樣。

3.2.4 修改腳本

刪除 bin\zkEnv.cmd 中的 set ZOOCFG=%ZOOCFGDIR%\zoo.cfg 一行;

for %n in (1,2,3) do @copy/b bin\zkServer.cmd bin\zkServer%n.cmd 

修改各個(gè)文件 zkServer%n.cmd 在 call "%~dp0zkEnv.cmd" 之前加一行：

set ZOOCFG=%~dp0%..\conf\zoo-%n.cfg，注意替換 %n 分別為 1/2/3

3.3 啟動(dòng)服務(wù)

zkServer1.cmd 
zkServer2.cmd 
zkServer3.cmd 

3.4 客戶端驗(yàn)證

zkCli.cmd -server centos:2181 ## 連接 Linux 上服務(wù) 
zkCli.cmd -server localhost:2181 ## 連接本機(jī)上服務(wù) 
## 更多內(nèi)容參見(jiàn)前面 Linux 中相應(yīng)部分 

4.集群部署(生產(chǎn)環(huán)境)

管理員指南: https://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperAdmin.html

• 要求至少為三臺(tái) ZooKeeper 服務(wù)器，最好是奇數(shù)個(gè)服務(wù)器(以便多數(shù)正常機(jī)器處理少數(shù)機(jī)器的故障)，通常三臺(tái)足夠了，如果想更可靠，可增加至五臺(tái);
• 為避免各服務(wù)器同時(shí)發(fā)生故障，最好部署在不同機(jī)器、不同網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(電路、冷卻系統(tǒng)等)、甚至不同機(jī)房;
• 為避免內(nèi)存交換，要設(shè)置足夠大的 JVM 堆，比如 4G 機(jī)器可指定 3G;

分享題目：ZooKeeper 原理與服務(wù)器集群部署
分享鏈接：http://jinyejixie.com/news5/98055.html

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