目錄

一、ZooKeeper是什么

二、ZooKeeper的工作機(jī)制

三、ZooKeeper特點(diǎn)

四、ZooKeeper數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

五、ZooKeeper應(yīng)用場(chǎng)景

5.1統(tǒng)一命名服務(wù)

5.2統(tǒng)一配置管理

5.3統(tǒng)一集群管理

5.4服務(wù)器動(dòng)態(tài)上下線

5.5軟負(fù)載均衡

六、ZooKeeper的選舉機(jī)制

6.1第一次啟動(dòng)選舉機(jī)制

6.2非第一次啟動(dòng)選舉機(jī)制

七、zookeeper集群部署

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一、ZooKeeper是什么

Zookeeper是一個(gè)開(kāi)源的分布式的，為分布式框架提供協(xié)調(diào)服務(wù)的Apache項(xiàng)目

二、ZooKeeper的工作機(jī)制

Zookeeper從設(shè)計(jì)模式角度來(lái)理解：是一個(gè)基于觀察者模式設(shè)計(jì)的分布式服務(wù)管理框架，它負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理大家都關(guān)心的數(shù)據(jù)，然后接受觀察者的注冊(cè)，一旦這些數(shù)據(jù)的狀態(tài)發(fā)生變化，Zookeeper就將負(fù)責(zé)通知已經(jīng)在Zookeeper上注冊(cè)的那些觀察者做出相應(yīng)的反應(yīng)。也就是說(shuō)

Zookeeper = 注冊(cè)中心+文件系統(tǒng) + 通知機(jī)制

工作機(jī)制

1、每個(gè)服務(wù)端上線時(shí)需要到zookeeper集群注冊(cè)信息

2、客戶端從zookeeper集群獲取在線服務(wù)端信息列表并監(jiān)聽(tīng)

3、服務(wù)端上線下線時(shí)，zookeeper需要更新列表信息并通知客戶端

4、客戶端接收到通知重新獲取zookeeper在線服務(wù)器列表

三、ZooKeeper特點(diǎn)

（1）Zookeeper：一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者（Leader），多個(gè)跟隨者（Follower）組成的集群
（2）Zookeeper集群中只要有半數(shù)以上節(jié)點(diǎn)存活，Zookeeper集群就能正常服務(wù)，所以Zookeeper適合安裝奇數(shù)臺(tái)服務(wù)器
（3）全局?jǐn)?shù)據(jù)一致：每個(gè)Server保存一份相同的數(shù)據(jù)副本，Client無(wú)論連接到哪個(gè)Server，數(shù)據(jù)都是一致的。
（4）更新請(qǐng)求順序執(zhí)行，來(lái)自同一個(gè)Client的更新請(qǐng)求按其發(fā)送順序依次執(zhí)行，即先進(jìn)先出。
（5）數(shù)據(jù)更新原子性，一次數(shù)據(jù)更新要么成功，要么失敗。
（6）實(shí)時(shí)性，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，Client能讀到最新數(shù)據(jù)。

四、ZooKeeper數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

ZooKeeper數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)與Linux文件系統(tǒng)很類似，整體上可以看作是一棵樹(shù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱做一個(gè)ZNode。每一個(gè)ZNode默認(rèn)能夠存儲(chǔ)1MB的數(shù)據(jù)，每個(gè)ZNode都可以通過(guò)其路徑唯一標(biāo)識(shí)。

五、ZooKeeper應(yīng)用場(chǎng)景

提供的服務(wù)包括：

統(tǒng)一命名服務(wù)、統(tǒng)一配置管理、統(tǒng)一集群管理、服務(wù)器節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)上下線、軟負(fù)載均衡等

5.1統(tǒng)一命名服務(wù)

在分布式環(huán)境下，經(jīng)常需要對(duì)應(yīng)用/服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一命名，便于識(shí)別。例如：IP不容易記住，而域名容易記住。

5.2統(tǒng)一配置管理

（1）分布式環(huán)境下，配置文件同步非常常見(jiàn)。一般要求一個(gè)集群中，所有節(jié)點(diǎn)的配置信息是一致的，比如Kafka集群。對(duì)配置文件修改后，希望能夠快速同步到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上。
（2）配置管理可交由ZooKeeper實(shí)現(xiàn)?？蓪⑴渲眯畔懭隯ooKeeper上的一個(gè)Znode。各個(gè)客戶端服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)這個(gè)Znode。一旦Znode中的數(shù)據(jù)被修改，ZooKeeper將通知各個(gè)客戶端服務(wù)器。

5.3統(tǒng)一集群管理

（1）分布式環(huán)境中，實(shí)時(shí)掌握每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)是必要的。可根據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)做出一些調(diào)整。
（2）ZooKeeper可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)狀態(tài)變化。可將節(jié)點(diǎn)信息寫入ZooKeeper上的一個(gè)ZNode。監(jiān)聽(tīng)這個(gè)ZNode可獲取它的實(shí)時(shí)狀態(tài)變化。

5.4服務(wù)器動(dòng)態(tài)上下線

客戶端能實(shí)時(shí)洞察到服務(wù)器上下線的變化

5.5軟負(fù)載均衡

在Zookeeper中記錄每臺(tái)服務(wù)器的訪問(wèn)數(shù)，讓訪問(wèn)數(shù)最少的服務(wù)器去處理最新的客戶端請(qǐng)求（這邊最小連接調(diào)度算法嘛）

六、ZooKeeper的選舉機(jī)制

6.1第一次啟動(dòng)選舉機(jī)制

（1）服務(wù)器1啟動(dòng)，發(fā)起一次選舉。服務(wù)器1投自己一票。此時(shí)服務(wù)器1票數(shù)一票，不夠半數(shù)以上

（3票），選舉無(wú)法完成，服務(wù)器1狀態(tài)保持為L(zhǎng)OOKING；

（2）服務(wù)器2啟動(dòng)，再發(fā)起一次選舉。服務(wù)器1和2分別投自己一票并交換選票信息：此時(shí)服務(wù)器1

發(fā)現(xiàn)服務(wù)器2的myid比自己目前投票推舉的（服務(wù)器1）大，更改選票為推舉服務(wù)器2。此時(shí)服務(wù)器

1票數(shù)0票，服務(wù)器2票數(shù)2票，沒(méi)有半數(shù)以上結(jié)果，選舉無(wú)法完成，服務(wù)器1，2狀態(tài)保持LOOKING

（3）服務(wù)器3啟動(dòng)，發(fā)起一次選舉。此時(shí)服務(wù)器1和2都會(huì)更改選票為服務(wù)器3

此次投票結(jié)果：服務(wù)器1為0票，服務(wù)器2為0票，服務(wù)器3為3票。

此時(shí)服務(wù)器3的票數(shù)已經(jīng)超過(guò)半數(shù)，服務(wù)器3當(dāng)選Leader。

服務(wù)器1，2更改狀態(tài)為FOLLOWING，服務(wù)器3更改狀態(tài)為L(zhǎng)EADING；

（4）服務(wù)器4啟動(dòng)，發(fā)起一次選舉。此時(shí)服務(wù)器1，2，3已經(jīng)不是LOOKING狀態(tài)，不會(huì)更改選票信息。

交換選票信息結(jié)果：服務(wù)器3為3票，服務(wù)器4為1票。此時(shí)服務(wù)器4服從多數(shù)，更改選票信息為服務(wù)器3，并更改狀態(tài)為FOLLOWING；

（5）服務(wù)器5啟動(dòng)，同4一樣當(dāng)小弟

比較服務(wù)器的myid大小，誰(shuí)的myid越大則獲取其他節(jié)點(diǎn)的選票，當(dāng)選票數(shù)量超過(guò)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)數(shù)量的半數(shù)以后，則當(dāng)選leader，其他節(jié)點(diǎn)為follower。即使有新的更大myid節(jié)點(diǎn)加入集群，也不變，此時(shí)比票數(shù)

1. ?1）服務(wù)器1啟動(dòng)后，發(fā)起一次選舉。 ??2）服務(wù)器1投自己一票，此時(shí)服務(wù)器1只有一票，不夠半數(shù)以上，選舉無(wú)法完成 ? ?3）此時(shí)服務(wù)器1狀態(tài)為L(zhǎng)ooking
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2. ? ?1）服務(wù)器2啟動(dòng)，再發(fā)起一次選舉。 ? ?2）服務(wù)器1和2分別投服務(wù)器2一票（服務(wù)器更改剛剛投自己的一票） ? ?3）此時(shí)服務(wù)器1為0票；服務(wù)器2為2票，沒(méi)有半數(shù)，選舉不成功 ? ?4）此時(shí)，服務(wù)器1和2狀態(tài)為L(zhǎng)ooking
------------------------------------（為什么1會(huì)投2？：因?yàn)榉?wù)器2的id比服務(wù)器1大，所以服務(wù)器1會(huì)投服務(wù)器2）
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3. ? ??1）服務(wù)器3啟動(dòng)，發(fā)起選舉。 ? ?2）服務(wù)器1和2會(huì)更改選票，投給服務(wù)器3 ? ?3）此時(shí)，服務(wù)器3為3票，以超過(guò)半數(shù)，服務(wù)器3當(dāng)選為領(lǐng)導(dǎo)者 ? ?4）此時(shí)，服務(wù)器1和2狀態(tài)為跟隨者，服務(wù)器3為領(lǐng)導(dǎo)者
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4. ? ??1）之后服務(wù)器啟動(dòng)，會(huì)發(fā)起選舉 ? ?2）雖然后面的服務(wù)器myid都比服務(wù)器3大 ? ?3）但是此時(shí)服務(wù)器3已經(jīng)是領(lǐng)導(dǎo)者了，服務(wù)器1，2，3不會(huì)更改選票信息了 ? ?4）之后的服務(wù)器都將是服務(wù)器3的跟隨者

6.2非第一次啟動(dòng)選舉機(jī)制

1.EPOCH大的直接勝出

2.EPOCH相同，事務(wù)id大的勝出

3.事務(wù)id相同，服務(wù)器id大的勝出

SID：服務(wù)器ID。用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一臺(tái)ZooKeeper集群中的機(jī)器，每臺(tái)機(jī)器不能重復(fù)，和myid一致。（表示服務(wù)器的唯一標(biāo)志id）

ZXID：事務(wù)ID。ZXID是一個(gè)事務(wù)ID，用來(lái)標(biāo)識(shí)一次服務(wù)器狀態(tài)的變更。在某一時(shí)刻，集群中的每臺(tái)機(jī)器的ZXID值不一定完全一致，這和ZooKeeper服務(wù)器對(duì)于客戶端“更新請(qǐng)求”的處理邏輯速度有關(guān)。（表示處理任務(wù)的數(shù)量）

Epoch：每個(gè)Leader任期的代號(hào)。沒(méi)有Leader時(shí)同一輪投票過(guò)程中的邏輯時(shí)鐘值是相同的。每投完一次票這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)增加（表示參與選舉的次數(shù)）

七、zookeeper集群部署