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Zookeeper是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架,既能出处数据,又可以对数据的状态变化时,及时作出响应。
它负责存储和管理数据,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,实现集群中类似Master/Slave管理模式
Zookeeper=文件系统(可以在zk上存储数据)+通知机制
1)Zookeeper:一个领导者(leader),多个跟随者(follower)组成的集群。
2)Leader负责进行投票的发起和决议,更新系统状态
3)Follower用于接收客户请求并向客户端返回结果,在选举Leader过程中参与投票
4)集群中只要有半数以上节点存活,Zookeeper集群就能正常服务。
5)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。
6)更新请求顺序进行,来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行。
7)数据更新原子性,一次数据更新要么成功,要么失败。
8)实时性,在一定时间范围内,client能读到最新数据。
ZooKeeper的数据模型是树状的
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。
很显然zookeeper集群自身维护了一套数据结构。这个存储结构是一个树形结构,其上的每一个节点,我们称之为"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,如图1所示
提供的服务包括:分布式消息同步和协调机制、服务器节点统一配置管理、负载均衡、集群管理等,如图2,3,4所示。
1.官网首页:
https://zookeeper.apache.org/
2.下载截图,如图所示
1.集群规划
在hadoop101、hadoop102和hadoop103三个节点上部署Zookeeper。
2.解压安装
1)解压zookeeper安装包到/opt/module/目录下
[root@hadoop101 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
(2)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录下创建zkData
mkdir -p zkData
(3)重命名/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个目录下的zoo_sample.cfg为zoo.cfg
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
3.配置zoo.cfg文件
(1)修改配置
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
增加配置
server.1=hadoop101:2888:3888
server.2=hadoop102:2888:3888
server.3=hadoop103:2888:3888
(2)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;
B是这个服务器的ip地址;
C是这个服务器与集群中的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。
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。
4.集群操作
(1)在/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData目录下创建一个myid的文件
touch myid
添加myid文件,注意一定要在linux里面创建,在notepad++里面很可能乱码
(2)编辑myid文件
vim myid
在文件中添加与server对应的编号:如1
(3)拷贝配置好的zookeeper到其他机器上
并分别修改myid文件中内容为2、3
(4)分别启动zookeeper
[root@hadoop101 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh start
[root@hadoop102 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh start
[root@hadoop103 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh start
(5)查看状态
[root@hadoop101 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
[root@hadoop102 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader
[root@hadoop103 zookeeper-3.4.5]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
1)半数机制:集群中半数以上机器存活,集群可用,否则集群处于瘫痪状态不可用。所以zookeeper适合装在奇数台机器上;
2 个机器的效果跟1个机器效果一样(机器挂掉的容忍度是一样的,要想工作,一个都不能挂)
3个机器最多容忍1个机器挂掉,4个机器最多容忍1个机器挂掉
2)Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定master和slave。但是,zookeeper工作时,是有一个节点为leader,其他则为follower,Leader是通过内部的选举机制临时产生的
3)以一个简单的例子来说明整个选举的过程。
假设有五台服务器组成的zookeeper集群,它们的id从1-5,同时它们都是最新启动的。假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么,如图8所示。
(1)服务器1启动,此时只有它一台服务器启动了,它发出去的报没有任何响应,所以它的选举状态一直是LOOKING状态。
(2)服务器2启动,它与最开始启动的服务器1进行通信,互相交换自己的选举结果,由于两者都没有历史数据,所以id值较大的服务器2胜出,但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3),所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。
(3)服务器3启动,根据前面的理论分析,服务器3成为服务器1、2、3中的老大,而与上面不同的是,此时有三台服务器选举了它,所以它成为了这次选举的leader。
(4)服务器4启动,根据前面的分析,理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的,但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3,所以它只能接收当小弟。
(5)服务器5启动。
1.Znode有两种类型
短暂(ephemeral):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点自己删除
持久(persistent):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点不删除
2.Znode有四种形式的目录节点(默认是persistent )
(1)持久化目录节点(PERSISTENT)
客户端与zookeeper断开连接后,该节点依旧存在
(2)持久化顺序编号目录节点(PERSISTENT_SEQUENTIAL)
客户端与zookeeper断开连接后,该节点依旧存在,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号
(3)临时目录节点(EPHEMERAL)
客户端与zookeeper断开连接后,该节点被删除
(4)临时顺序编号目录节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)
客户端与zookeeper断开连接后,该节点被删除,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号,如图9所示
3.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
4.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
1)czxid- 引起这个znode创建的zxid,创建节点的事务的zxid
每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳,也就是ZooKeeper事务ID。
事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的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
1.监听原理详解,如图10所示
1)首先要有一个main()线程
2)在main线程中创建Zookeeper客户端,这时就会创建两个线程,一个负责网络连接通信(connect),一个负责监听(listener)。
3)通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper。
4)在Zookeeper的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中。
5)Zookeeper监听到有数据或路径变化,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。
创建ZooKeeper客户端private static String connectString = "hadoop101:2181,hadoop102:2181,hadoop103:2181"; private static int sessionTimeout = 2000; private ZooKeeper zkClient = null; @Before public void init() throws Exception { zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { // 收到事件通知后的回调函数(用户的业务逻辑) System.out.println(event.getType() + "--" + event.getPath()); // 再次启动监听 try { zkClient.getChildren("/", true); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }); }
2.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]
ZooKeeper 的写数据流程主要分为以下几步:
1)比如 Client 向 ZooKeeper 的 Server1 上写数据,发送一个写请求。
2)如果Server1不是Leader,那么Server1 会把接受到的请求进一步转发给Leader,因为每个ZooKeeper的Server里面有一个是Leader。这个Leader 会将写请求广播给各个Server,比如Server1和Server2, 各个Server写成功后就会通知Leader。
3)当Leader收到大多数 Server 数据写成功了,那么就说明数据写成功了。如果这里三个节点的话,只要有两个节点数据写成功了,那么就认为数据写成功了。写成功之后,Leader会告诉Server1数据写成功了。
4)Server1会进一步通知 Client 数据写成功了,这时就认为整个写操作成功。ZooKeeper 整个写数据流程就是这样的。
命令基本语法 | 功能描述 |
help | 显示所有操作命令 |
ls path [watch] | 使用 ls 命令来查看当前znode中所包含的内容 |
ls2 path [watch] | 查看当前节点数据并能看到更新次数等数据 |
create | 普通创建 -s 含有序列 -e 临时(重启或者超时消失) |
get path [watch] | 获得节点的值 |
set | 设置节点的具体值 |
stat | 查看节点状态 |
delete | 删除节点 |
rmr | 递归删除节点 |
1.启动客户端
[root@hadoop101 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
2.显示所有操作命令
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] help
3.查看当前znode中所包含的内容
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[zookeeper]
4.查看当前节点数据并能看到更新次数等数据
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls2 /
[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
5.创建普通节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /app1 "hello app1"
Created /app1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /app1/server101 "192.168.1.101"
Created /app1/server101
6.获得节点的值
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] get /app1
hello app1
cZxid = 0x20000000a
ctime = Mon Jul 17 16:08:35 CST 2017
mZxid = 0x20000000a
mtime = Mon Jul 17 16:08:35 CST 2017
pZxid = 0x20000000b
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 10
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] get /app1/server101
192.168.1.101
cZxid = 0x20000000b
ctime = Mon Jul 17 16:11:04 CST 2017
mZxid = 0x20000000b
mtime = Mon Jul 17 16:11:04 CST 2017
pZxid = 0x20000000b
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 13
numChildren = 0
7.创建短暂节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] create -e /app-emphemeral 8888
(1)在当前客户端是能查看到的
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 10] ls /
[app1, app-emphemeral, zookeeper]
(2)退出当前客户端然后再重启客户端
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] quit
[bigdata@hadoop104 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
(3)再次查看根目录下短暂节点已经删除
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[app1, zookeeper]
8.创建带序号的节点
(1)先创建一个普通的根节点app2
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 11] create /app2 "app2"
(2)创建带序号的节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 13] create -s /app2/aa 888
Created /app2/aa0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 14] create -s /app2/bb 888
Created /app2/bb0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] create -s /app2/cc 888
Created /app2/cc0000000002
如果原节点下有1个节点,则再排序时从1开始,以此类推。
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 16] create -s /app1/aa 888
Created /app1/aa0000000001
9.修改节点数据值
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] set /app1 999
10.节点的值变化监听
(1)在103主机上注册监听/app1节点数据变化
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 26] get /app1 watch
(2)在102主机上修改/app1节点的数据
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] set /app1 777
(3)观察103主机收到数据变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/app1
11.节点的子节点变化监听(路径变化)
(1)在103主机上注册监听/app1节点的子节点变化
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /app1 watch
[aa0000000001, server101]
(2)在102主机/app1节点上创建子节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] create /app1/bb 666
Created /app1/bb
(3)观察103主机收到子节点变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/app1
12.删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] delete /app1/bb
13.递归删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] rmr /app2
14.查看节点状态
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] stat /app1
cZxid = 0x20000000a
ctime = Mon Jul 17 16:08:35 CST 2017
mZxid = 0x200000018
mtime = Mon Jul 17 16:54:38 CST 2017
pZxid = 0x20000001c
cversion = 4
dataVersion = 2
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 3
numChildren = 2
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