Zookeeper 基础

概述
Zookeeper 是一个开源的分布式的，为分布式框架提供协调服务的 Apache 项目。

Zookeeper工作机制

Zookeeper特点

数据结构
ZooKeeper 数据模型的结构与 Unix 文件系统很类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称做一个 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。

应用场景
提供的服务包括：统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等。

统一命名服务：

统一配置管理

统一集群管理

服务器节点动态上下线

软负载均衡

下载地址
1）官网首页：
https://zookeeper.apache.org/

2）下载截图

Zookeeper 本地安装
2.1 本地模式安装
1）安装前准备
（1）安装 JDK
（2）拷贝 apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz 安装包到 Linux 系统下
（3）解压到指定目录

[jinpeng@hadoop102 software]$ tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz -C /opt/module/

（4）修改名称

[jinpeng@hadoop102 module]$ mv apache-zookeeper-3.5.7 -bin/zookeeper-3.5.7

2）配置修改
（1）将/opt/module/zookeeper-3.5.7/conf 这个路径下的 zoo_sample.cfg 修改为 zoo.cfg；

[jinpeng@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg

（2）打开 zoo.cfg 文件，修改 dataDir 路径：

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ vim zoo.cfg

修改如下内容：

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

（3）在/opt/module/zookeeper-3.5.7/这个目录上创建 zkData 文件夹

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ mkdir zkData

3）操作 Zookeeper
（1）启动 Zookeeper

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start

（2）查看进程是否启动

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain

（3）查看状态

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: standalone

（4）启动客户端

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkCli.sh

（5）退出客户端：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit

（6）停止 Zookeeper

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh stop

2.2 配置参数解读
Zookeeper中的配置文件zoo.cfg中参数含义解读如下： 1）tickTime = 2000：通信心跳时间，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒

2）initLimit = 10：LF初始通信时限

3）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认为Follwer死
掉，从服务器列表中删除Follwer。

4）dataDir：保存Zookeeper中的数据
注意：默认的tmp目录，容易被Linux系统定期删除，所以一般不用默认的tmp目录。

5）clientPort = 2181：客户端连接端口，通常不做修改。

Zookeeper 集群操作
1）集群规划
在 hadoop102、hadoop103 和 hadoop104 三个节点上都部署 Zookeeper。
思考：如果是 10 台服务器，需要部署多少台 Zookeeper？

2）解压安装
（1）在 hadoop102 解压 Zookeeper 安装包到/opt/module/目录下

[jinpeng@hadoop102 software]$ tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz -C /opt/module/

（2）修改 apache-zookeeper-3.5.7-bin 名称为 zookeeper-3.5.7

[jinpeng@hadoop102 module]$ mv apache-zookeeper-3.5.7-bin/zookeeper-3.5.7

3）配置服务器编号
（1）在/opt/module/zookeeper-3.5.7/这个目录下创建 zkData

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ mkdir zkData

（2）在/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData 目录下创建一个 myid 的文件

[jinpeng@hadoop102 zkData]$ vi myid

在文件中添加与 server 对应的编号（注意：上下不要有空行，左右不要有空格）

2

注意：添加 myid 文件，一定要在 Linux 里面创建，在 notepad++里面很可能乱码
（3）拷贝配置好的 zookeeper 到其他机器上

[jinpeng@hadoop102 module ]$ xsync zookeeper-3.5.7

并分别在 hadoop103、hadoop104 上修改 myid 文件中内容为 3、4

4）配置zoo.cfg文件
（1）重命名/opt/module/zookeeper-3.5.7/conf 这个目录下的 zoo_sample.cfg 为 zoo.cfg

[jinpeng@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg

（2）打开 zoo.cfg 文件

[jinpeng@hadoop102 conf]$ vim zoo.cfg

#修改数据存储路径配置

dataDir=/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData
#增加如下配置
#######################cluster##########################
server.2=hadoop102:2888:3888
server.3=hadoop103:2888:3888
server.4=hadoop104:2888:3888

（3）配置参数解读
server.A=B:C:D。

A 是一个数字，表示这个是第几号服务器；集群模式下配置一个文件 myid，这个文件在 dataDir 目录下，这个文件里面有一个数据就是 A 的值，Zookeeper 启动时读取此文件，拿到里面的数据与 zoo.cfg 里面的配置信息比较从而判断到底是哪个 server。

B 是这个服务器的地址；

C 是这个服务器 Follower 与集群中的 Leader 服务器交换信息的端口；D 是万一集群中的 Leader 服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举，选出一个新的
Leader，而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。

（4）同步 zoo.cfg 配置文件

[jinpeng@hadoop102 conf]$ xsync zoo.cfg

5）集群操作
（1）分别启动 Zookeeper

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
[jinpeng@hadoop103 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
[jinpeng@hadoop104 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start

（2）查看状态

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
[jinpeng@hadoop103 zookeeper-3.5.7]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader
[jinpeng@hadoop104 zookeeper-3.4.5]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower

选举机制（面试重点）

Zookeeper选举机制——第一次启动

Zookeeper选举机制——非第一次启动

ZK 集群启动停止脚本
1）在 hadoop102 的/home/jinpeng/bin 目录下创建脚本

[jinpeng@hadoop102 bin]$ vim zk.sh

在脚本中编写如下内容

#!/bin/bash
case $1 in
"start"){
    for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
    do
        echo ---------- zookeeper $i 启动 ------------
        ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh start"
done
};;
"stop"){
    for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
    do
        echo ---------- zookeeper $i 停止 ------------
        ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh stop"
done
};;
"status"){
    for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
    do
        echo ---------- zookeeper $i 状态 ------------
        ssh $i "/opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh 
status"
done
};;
esac

2）增加脚本执行权限

[jinpeng@hadoop102 bin]$ chmod u+x zk.sh

3）Zookeeper 集群启动脚本

[jinpeng@hadoop102 module]$ zk.sh start

4）Zookeeper 集群停止脚本

[jinpeng@hadoop102 module]$ zk.sh stop

客户端命令行操作
命令基本语法   功能描述
help           显示所有操作命令

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
create        普通创建 -s 含有序列 -e 临时（重启或者超时消失）
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
set             设置节点的具体值
stat            查看节点状态
delete        删除节点
deleteall    递归删除节点


1）启动客户端

[jinpeng@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkCli.sh -server hadoop102:2181

2）显示所有操作命令

[zk: hadoop102:2181(CONNECTED) 1] help

znode 节点数据信息
1）查看当前znode中所包含的内容

[zk: hadoop102:2181(CONNECTED) 0] ls /
[zookeeper]

2）查看当前节点详细数据

[zk: hadoop102:2181(CONNECTED) 5] 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

（1）czxid：创建节点的事务 zxid
每次修改 ZooKeeper 状态都会产生一个 ZooKeeper 事务 ID。事务 ID 是 ZooKeeper 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。
（2）ctime：znode 被创建的毫秒数（从 1970 年开始）
（3）mzxid：znode 最后更新的事务 zxid
（4）mtime：znode 最后修改的毫秒数（从 1970 年开始）
（5）pZxid：znode 最后更新的子节点 zxid

（6）cversion：znode 子节点变化号，znode 子节点修改次数
（7）dataversion：znode 数据变化号
（8）aclVersion：znode 访问控制列表的变化号
（9）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。 （10）dataLength：znode 的数据长度
（11）numChildren：znode 子节点数量

节点类型（持久/短暂/有序号/无序号）

1）分别创建2个普通节点（永久节点 + 不带序号）

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /sanguo "diaochan"
Created /sanguo
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /sanguo/shuguo 
"liubei"
Created /sanguo/shuguo

注意：创建节点时，要赋值

2）获得节点的值

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] get -s /sanguo
diaochan
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000003
mtime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 7
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] get -s /sanguo/shuguo
liubei
cZxid = 0x100000004
ctime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
mZxid = 0x100000004
mtime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 0

3）创建带序号的节点（永久节点 + 带序号）
（1）先创建一个普通的根节点/sanguo/weiguo

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create /sanguo/weiguo 
"caocao"
Created /sanguo/weiguo

（2）创建带序号的节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create -s 
/sanguo/weiguo/zhangliao "zhangliao"
Created /sanguo/weiguo/zhangliao0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create -s 
/sanguo/weiguo/zhangliao "zhangliao"
Created /sanguo/weiguo/zhangliao0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create -s 
/sanguo/weiguo/xuchu "xuchu"
Created /sanguo/weiguo/xuchu0000000002

如果原来没有序号节点，序号从 0 开始依次递增。如果原节点下已有 2 个节点，则再排序时从 2 开始，以此类推。

4）创建短暂节点（短暂节点 + 不带序号 or 带序号）
（1）创建短暂的不带序号的节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] create -e /sanguo/wuguo 
"zhouyu"
Created /sanguo/wuguo

（2）创建短暂的带序号的节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create -e -s /sanguo/wuguo 
"zhouyu"
Created /sanguo/wuguo0000000001

（3）在当前客户端是能查看到的

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] ls /sanguo 
[wuguo, wuguo0000000001, shuguo]

（4）退出当前客户端然后再重启客户端

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] quit
[atguigu@hadoop104 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkCli.sh

（5）再次查看根目录下短暂节点已经删除

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

5）修改节点数据值

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] set /sanguo/weiguo "simayi"

监听器原理
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、子目录节点增加删除）时，ZooKeeper 会通知客户端。监听机制保证 ZooKeeper 保存的任何的数据的任何改变都能快速的响应到监听了该节点的应用程序。

1）节点的值变化监听
（1）在 hadoop104 主机上注册监听/sanguo 节点数据变化

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 26] get -w /sanguo

（2）在 hadoop103 主机上修改/sanguo 节点的数据

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] set /sanguo "xisi"

（3）观察 hadoop104 主机收到数据变化的监听

WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged 
path:/sanguo

注意：在hadoop103再多次修改/sanguo的值，hadoop104上不会再收到监听。因为注册一次，只能监听一次。想再次监听，需要再次注册。

2）节点的子节点变化监听（路径变化）
（1）在 hadoop104 主机上注册监听/sanguo 节点的子节点变化

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls -w /sanguo
[shuguo, weiguo]

（2）在 hadoop103 主机/sanguo 节点上创建子节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /sanguo/jin "simayi"
Created /sanguo/jin

（3）观察 hadoop104 主机收到子节点变化的监听

WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged 
path:/sanguo

注意：节点的路径变化，也是注册一次，生效一次。想多次生效，就需要多次注册。

节点删除与查看
1）删除节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] delete /sanguo/jin

2）递归删除节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] deleteall /sanguo/shuguo

3）查看节点状态

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 17] stat /sanguo
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000011
mtime = Wed Aug 29 00:21:23 CST 2018
pZxid = 0x100000014
cversion = 9
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 4
numChildren = 1