zookeeper的安装及内部原理
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一、Zookeeper安装
1、本地模式安装部署
1.1 安装前的准备:
(1)安装jdk
(2)上传zookeeper到linux系统下
(3)修改tar包权限
[itstar@bigdata111 software]$ chmod u+x zookeeper-3.4.10.tar.gz
(4)解压到指定目录
[itstar@bigdata111 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
(5)配置环境变量
[root@bigdata111 software]$ vi /etc/profile
export ZOOKEEPER_HOME=/opt/module/zookeeper-3.4.10
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin
1.2 配置修改
将/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个路径下的zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg
;
[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
进入zoo.cfg文件:vim zoo.cfg
修改dataDir路径为
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录上创建zkData文件夹
[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ mkdir zkData
1.3 操作zookeeper
(1)启动zookeeper
[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
(2)查看进程是否启动
[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain
(3)查看状态:
[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode:standalone
(4)启动客户端:
[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
(5)退出客户端:
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit
(6)停止zookeeper
[itstar@bigdata111 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh stop
2.配置参数解读
(1)tickTime=2000
:通信心跳数,Zookeeper服务器心跳时间,单位毫秒
Zookeeper使用的基本时间,服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔,也就是每个tickTime时间就会发送一个心跳,时间单位为毫秒。
它用于心跳机制,并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)
(2)initLimit=10
:Leader和Follower初始通信时限
集群中的follower跟随者服务器与leader领导者服务器之间初始连接时能容忍的最多心跳数(tickTime的数量),用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限。
投票选举新leader的初始化时间
Follower在启动过程中,会从Leader同步所有最新数据,然后确定自己能够对外服务的起始状态。
Leader允许Follower在initLimit时间内完成这个工作。
(3)syncLimit=5
:Leader和Follower同步通信时限
集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位,假如响应超过syncLimit *tickTime,Leader认为Follwer死掉,从服务器列表中删除Follwer。
在运行过程中,Leader负责与ZK集群中所有机器进行通信,例如通过一些心跳检测机制,来检测机器的存活状态。
如果L发出心跳包在syncLimit之后,还没有从F那收到响应,那么就认为这个F已经不在线了。
(4)dataDir
:数据文件目录+数据持久化路径
保存内存数据库快照信息的位置,如果没有其他说明,更新的事务日志也保存到数据库。
(5)clientPort=2181
:客户端连接端口
监听客户端连接的端口
二、Zookeeper内部原理
1.选举机制
Server ID: myid(权重越大)
Zxid:数据ID(先一数据低进行选择)
(1)半数机制(Paxos 协议
):集群中半数以上机器存活,集群可用。所以zookeeper适合装在奇数
台机器上。
(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,也就是没有历史数据,在存放数据量这一点上,都是一样的。假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么。
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的命了。
5)服务器5启动,同4一样当小弟。
2.节点类型
(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)(小写: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)(小写: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)(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)(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。
(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
3.satt结构体
(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
4.监听原理
4.1 监听原理详解:
(1) 首先要有一个main()线程
(2) 在main线程中创建ZK客户端,这是会创建两个线程,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ZK
(4) 在ZK的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中
(5) ZK监听到有数据或路径发生变化时,就会将这个消息发送给listener线程
(6) Listener线程内部调用process()方法
4.2 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]