2.zookeeper

1.工作机制

从设计模式角度来理解：是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应。

2.特点

Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群
集群中只要有半数以上节点存活，Zookeeper集群就能正常服务。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器
全局数据一致：每个Server保存一份相同的数据副本，Client无论连接到哪个Server，数据都是一致的
更新请求顺序执行，来自同一个Client的更新请求按其发送顺序依次执行。
数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。

3.数据结构

Zookeeper数据模型的结构与Unix 文件系统很类似，整体可以看作是一棵树，每个节点称作一个ZNode。每一个ZNode默认能够存储1MB的数据，每个ZNode都可以通过其路径唯一标识。
在这里插入图片描述

4.应用场景

4.1统一命名服务

在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别。
- 例如：IP不容易记住，而域名容易记住

4.2统一配置管理

分布式环境下，配置文件同步非常常见
- 一般要求一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Kafka集群
- 对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上
配置管理可以交由Zookeeper实现
- 可将配置文件信息写入Zookeeper上的一个Znode
- 各个客户端服务器监听这个Znode
一旦Znode中的数据被修改，Zookeeper将通知各个客户端服务器

4.3统一集群管理

分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的
- 可以根据节点实时状态做出一些调整
Zookeeper可以实现实时监控节点状态变化
- 可以将节点信息写入Zookeeper上的一个Znode
- 监听这个Znode可获取它的实时状态变化

在这里插入图片描述

4.4服务器节点动态上下线

在这里插入图片描述

4.5软负载均衡

在这里插入图片描述

5.下载

官网首页：https://zookeeper.apache.org/
下载地址：https://zookeeper.apache.org/releases.html
历史版本下载地址：https://archive.apache.org/dist/zookeeper/

6.本地安装

6.1前提准备

安装JDK（集群环境搭建时已经安装过，此处不需要再次安装）

下载Zookeeper安装包：apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz

wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz -P /opt/software/

解压

tar -zxvf /opt/software/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz -C /opt/moudle

修改名称

mv /opt/moudle/apache-zookeeper-3.5.7-bin/ /opt/moudle/zookeeper-3.5.7

6.2修改配置文件

配置文件重命名

mv /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/conf/zoo_sample.cfg /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg

新建数据存储目录

mkdir /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/zkData

修改配置文件

vim /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg

dataDir=/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/zkData

6.3配置文件解读

tickTime=2000：通信心跳时间，Zookeeper服务端和客户端心跳时间，单位：毫秒
initLimit=10：LF初始通信时限
- Leader和Follower初始连接时能容忍的最多心跳数
- 如果 10 * 2000 毫秒还没有建立连接，则认为本次通信失败
syncLimit=5：LF同步通信时限
- Leader和Follower之间通信时间如果超过syncLimit * tickTime，Leader则认为Follower死掉，从服务器列表中删除Follower
dataDir：保存Zk中的数据
clientPort=2181：客户端连接端口

6.4测试

启动服务端

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh start

查看任务

jps -l

'''
18327 sun.tools.jps.Jps
18234 org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain
'''

启动客户端

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkCli.sh

查看根节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[zookeeper]

退出客户端
```
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] quit
```

查看Zk状态

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh status

停止服务端

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh stop

7.集群安装

7.1集群规划

在这里插入图片描述

7.2按照上述步骤在其中一台服务器（first-node）上安装zk

7.3配置服务器编号

在创建的zkData目录下新建一个myid文件

vim /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/zkData/myid
``. 在文件中添加与server对应的编号（切记多个服务器之间的编号不能相同）

编号（整数即可）上下左右不要有空格

7.4将安装好的zk分发给其他两个服务器

分发安装包
```
xsync /opt/moudle/zookeeper-3.5.7
```

修改myid文件中的编码（不要有重复）

ssh second-node 
echo 2 > /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/zkData/myid

ssh third-node 
echo 3 > /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/zkData/myid

7.5修改配置文件

需要在配置文件zoo.cfg中增加一下内容

vim /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg

server.1=first-node:2888:3888
server.2=second-node:2888:3888
server.3=third-node:2888:3888

在这里插入图片描述

配置参数解读

修改完配置后重新分发配置文件

xsync /opt/moudle/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg

7.6测试启动集群

分别在三台服务器上执行以下启动命令

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh start

检查状态

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh status

在这里插入图片描述

8.ZK选举机制

8.1首次选举（假设有5台服务器）

服务器1启动，发起一次选举，服务器1投自己一票，此时服务器1票数一票，不够半数以上（3票），选举无法完成，服务器1状态保持为LOOKING
服务器2启动，再次发起一次选举，服务器1和2分别投自己一票，并交换选票信息：此时服务器1发现服务器2的 myid 比自己目前已投票推举的（服务器1）大，更改选票为推举服务器2。此时服务器1票数为0票，服务器2票数为2票，没有半数以上结果，选举无法完成服务器1、2状态保持为LOOKING
服务器3启动，发起一次选举，此时服务器1、2都会更改选票为服务器3，此次投票结果：服务器1、2为0票，服务器3为3票，此时服务器3的选票数已经超过半数，服务器3当选Leader，服务器1、2状态更改为FOLLOWING，服务器3状态更改为LEADING
服务器4启动，发起一次选举，此时服务器1，2，3已经不是LOOKING状态，不会更改选票信息，交换选票结果：服务器3为3票，服务器4为1票，此时服务器4服从多数，更改选票信息为服务器3，并更改状态为FOLLOWING
服务器5启动，同服务器4一样，状态更改为FOLLOWING

8.2非第一次选举

当ZooKeeper集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，就会开始进入Leader选举
- 1.服务器初始化启动
- 2.服务器运行期间，无法和Leader保持连接
ID
- SID：服务器ID，用来标识一台ZooKeeper集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致
- ZXID：事物ID，用来标识一次服务器状态的变更，在某一时刻，集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和ZooKeeper服务器对于客户端更新请求的处理逻辑有关
- Epoch：每个Leader任期时的代号，没有Leader时，同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票这个数据就会增加
而当一台机器进入Leader选举流程时，当前集群也可能会处于以下两种状态
- 1.集群中本来就已经存在一个Leader（自己连接失败）
  - 机器试图去选举Leader时，会被告知当前服务器Leader的信息，对于该机器来说，仅仅需要去和Leader进行连接
- 2.集群中确实不存在一个Leader
  - 假设ZooKeeper由5台服务器组成，SID分别为1、2、3、4、5，ZXID分别为8、8、8、7、7，并且此时SID为3的服务器是Leader，某一时刻3和5服务器出现故障，因此进行Leader选举

9.ZK集群启动停止脚本

在用户bin目录下创建zk.sh文件，内容如下

#! /bin/bash

case $1 in
"start"){
    for node in first-node second-node third-node
    do
        echo ----------------------zookeeper $node start--------------------
        ssh $node "/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh start"
    done
};;
"stop"){
    for node in first-node second-node third-node
    do
        echo ----------------------zookeeper $node stop--------------------
        ssh $node "/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh stop"
    done
};;
"status"){
    for node in first-node second-node third-node
    do
        echo ----------------------zookeeper $node status--------------------
        ssh $node "/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh status"
    done
};;
esac

修改权限，使其可执行
```
chmod 777 /home/fatpuffer/bin/zk.sh
```
测试，是否能正常使用
```
zk.sh start 
zk.sh stop
zk.sh status
```
使用xsync分发给集群内的其他服务器
```
xsync /home/fatpuffer/bin/zk.sh
```

10.ZK客户端命令操做

10.1命令行语法

命令基本语法	功能描述	示例
help	显示所有操做命令	lelp
ls path	使用 ls 命令来查看当前znode的子节点【可监听】 -w：监听子节点变化 -s：附加次级信息	ls / ls -s /zookeeper
create	普通创建 -s：含有序列 -e：临时（重启或者超时消失）	create /wangzherongyao
get path	获得节点的值【可监听】 -w：监听节点内容变化 -s：附加次级信息	get /wangzherongyao
set	设置节点的具体值	set /wangzherongyao fashi
stat	查看节点状态	stat /wangzherongyao
delete	删除节点（如果有子节点则无法删除）	delete /wangzherongyao/fashi
deleteall	递归删除节点（会删除当前节点以及子节点）	delete /wangzherongyao/zhanshi
quit	退出客户端	quit

10.2启动客户端

连接本地服务器启动

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkCli.sh

在这里插入图片描述

指定服务器连接启动

/opt/moudle/zookeeper-3.5.7/bin/zkCli.sh -server second-node:2181

在这里插入图片描述

10.3查看当前znode中包含的所有内容

[zk: second-node:2181(CONNECTED) 1] ls /
[zookeeper]

10.4查看当前节点详细数据

[zk: second-node:2181(CONNECTED) 2] ls -s /
[zookeeper]cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1

cZxid：创建节点的事务 zxid
- 每次修改ZK状态都会产生一个ZK事务ID，事务ID是ZK中所有修改总的次序。每次修改都有唯一的zxid，如果zxid1小于zxid2，那么zxid1在zxid2之前发生
ctime：znode被创建的毫秒数（从1970年开始）
mZxid：znode最后更新的事务zxid
mtime：znode最后修改的毫秒数（从1970年开始）
pZxid：znode最后更新的子节点事务zxid
cversion：znode子节点变化号，znode子节点修改次数
dataVersion：znode数据变化号
aclVersion：znode访问控制列表的变化号
ephemeralOwner：如果是临时节点，这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点，则是0
dataLength：znode的数据长度
numChildren：znode子节点数量

10.5ZK节点类型（持久/短暂/有序号/无序号）

持久（Persistent）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点不删除
- 持久节点带序号
- 持久节点不带序号
短暂（Ephemeral）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点自动删除
- 临时节点带序号
- 临时节点不带序号
说明：创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护
注意：在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序

10.6创建节点

在/节点下创建一个wangzherongyao永久节点（不带序号）
```
create /wangzherongyao
```
在wangzherongyao节点下创建一个fashi永久节点（不带序号），并且初始化数据为：diaochan
```
create /wangzherongyao/fashi diaochan
```
在wangzherongyao节点下创建一个zhanshi永久节点（带序号），并且初始化数据为：yase
```
create -s /wangzherongyao/zhanshi "yase"
```
在wangzherongyao节点下创建一个zhanshi永久节点（带序号），并且初始化数据为：lixin
```
create -s /wangzherongyao/zhanshi "lixin"
```
- 永久节点不会因为断开连接而自动删除
- 如果不带序号，则本次创建永久节点zhanshi时就会报错该节点已存在
在wangzherongyao节点下创建一个sheshou临时节点（不带序号），并且初始化数据为：luban
```
create -e /wangzherongyao/sheshou "luban"
```
在wangzherongyao节点下创建一个sheshou临时节点（带序号），并且初始化数据为：houyi
```
create -e -s /wangzherongyao/sheshou "houyi"
```
- 临时节点断开连接后节点会自动被删除
- 如果不带序号再次创建sheshou节点，会抛异常，提示该节点已存在

10.7查看节点信息

查看节点存储的数据

[zk: second-node:2181(CONNECTED) 49] get /wangzherongyao/sheshou
luban

查看节点详情

[zk: second-node:2181(CONNECTED) 51] get -s /wangzherongyao/sheshou
luban
cZxid = 0x40000000d
ctime = Wed Dec 07 22:29:52 CST 2022
mZxid = 0x40000000d
mtime = Wed Dec 07 22:29:52 CST 2022
pZxid = 0x40000000d
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x200000c48be0000
dataLength = 5
numChildren = 0

10.8修改节点数据

修改节点wangzherongyao/sheshou的值为：mengya
```
set /wangzherongyao/sheshou "mengya"
```

10.9删除节点

1.删除单个节点
- 删除的节点下如果有子节点会删除失败
```
deleteall /wangzherongyao/fashi
```
2.递归删除单节点
- 删除的节点下如果有子节点会递归删除
```
deleteall /wangzherongyao/fuzhu
```
3.递归删除多节点
- 删除的节点下如果有子节点会递归删除
```
deleteall /wangzherongyao/sheshou /wangzherongyao/zhanshi
```

10.10监听器原理

1.定义
- 客户端注册监听它关心的目录节点，当目录节点发生变化（数据改变、节点删除、子目录节点增加或删除）时，ZK会通知客户端。监听机制保证ZK保存的任何数据的改变都能快速的响应到监听了该节点的所有应用
2.基本原理
- 1.首先要有一个main()线程
- 2.在main线程中创建ZK客户端，这时就会创建两个线程，一个负责网络连接通信（connect），另一个负责监听（listener）
- 3.通过connect线程将注册的监听事件发送给ZK
- 4.在ZK服务端的注册监听器列表中将注册的事件添加到列表中
- 5.ZK服务端监听到数据或路径变化，就会将这个消息发送给（listener）线程
- 6.listener线程内部调用了process方法去做相应的操做
3.常见的监听
- 1.监听节点数据的变化（get path [watch]）
- 2.监听子节点增减的变化（ls path [watch]）