【ELFK】之zookeeper

本章主要内容：

1、zookeeper简介

2、zookeeper工作机制

3、zookeeper数据结构

4、应用场景

5、选举机制

6、非第一次启动选举机制

7、zookeeper部署实验

一、zookeeper简介

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。

管理节点服务器，完成对节点的调用。

至少三台主机，且主机数为奇数。

kafka是不可以脱离zookeeper进行单独使用，因为kafka是利用zookeeper来进行管理的

来管理调用kafka各个节点。

二、工作机制

2.1

zookeeper=文件系统+通知机制

服务器上线会先到zookeeper中进行注册，把服务器的所有信息放入zookeeper当中。

zookeeper中有了服务器的数据后会告诉客户端服务器上新了，客户端会获取到服务器列表中的数据并对服务器注册监听。

服务器上线下线有通知机制，通知客户端服务器的上下线。

2.2、zookeeper特点

1、zookeeper：一个领导者(leader)，多个追随者(follower)组成的集群。

2、zookeeper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适合按照奇数台服务器。

3、全局数据一致性：每个服务器保存一份相同的数据副本，客户端无论连接端哪个服务器，数据都是一致的。

4、更新请求顺序执行，来自同一个客户端的请求按其发送顺序依次执行，即先进先出。

5、实时性，在一定时间范围内，客户端能读到最新数据。

6、数据更新原子性，即一次数据更新要么成功，要么失败。

三、zookeeper的数据结构

和linux系统类似，整体上可以看作一棵树，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。

四、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。

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

（1）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。
（2）配置管理可交由ZooKeeper实现。可将配置信息写入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

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

4.4、服务器动态上下线

客户端能实时洞察到服务器上下线的变化。

4.5、软负载均衡

在Zookeeper中记录每台服务器的访问数，让访问数最少的服务器去处理最新的客户端请求。

五、zookeeper选举机制

zookeeper的选举机制分为 1，第一次启动选举机制  2，非第一次启动选举机制

●第一次启动选举机制
（1）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；
（2）服务器2启动，再发起一次选举。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0票，服务器2票数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LOOKING
（3）服务器3启动，发起一次选举。此时服务器1和2都会更改选票为服务器3。
此次投票结果：服务器1为0票，服务器2为0票，服务器3为3票。此时服务器3的票数已经超过半数，服务器3当选Leader。
服务器1，2更改状态为FOLLOWING，服务器3更改状态为LEADING；
（4）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。交换选票信息结果：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；
（5）服务器5启动，同4一样当小弟。

六、非第一次启动选举机制

6.1、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。

6.2、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。

对于已经存在Leader的情况，机器试图去选举Leader时，会被告知当前服务器的Leader信息，对于该机器来说，仅仅需要和 Leader机器建立连接，并进行状态同步即可。

2）集群中确实不存在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，因此开始进行Leader选举。
选举Leader规则：
1.EPOCH大的直接胜出
2.EPOCH相同，事务id大的胜出
3.事务id相同，服务器id大的胜出

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SID：服务器ID。用来唯一标识一台ZooKeeper集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致。
ZXID：事务ID。ZXID是一个事务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”的处理逻辑速度有关。
Epoch：每个Leader任期的代号。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
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七、zookeeper部署