1. ZooKeeper 入門
1.1 是什么
ZooKeeper 是一個開源的分布式的，為分布式應(yīng)用提供協(xié)調(diào)服務(wù)的應(yīng)用。
工作機制：
ZooKeeper 從設(shè)計模式角度來理解：是一個基于觀察者模式的分布式服務(wù)管理框架，它負責存儲和管理大家都關(guān)心的數(shù)據(jù)，然后接受觀察者的注冊，一旦這些數(shù)據(jù)的狀態(tài)發(fā)生變化，ZooKeeper 就將負責通知已經(jīng)在 ZooKeeper 上注冊的那些觀察者做出相應(yīng)的反應(yīng)。
ZooKeeper = 文件系統(tǒng)+通知機制
1.2 特點：
1）ZooKeeper：一個領(lǐng)導(dǎo)者（Leader），多個跟隨者（Follower）組成的集群；
2）集群只要有半數(shù)以上的節(jié)點存活，ZooKeeper 集群就能正常服務(wù)。
3）全局數(shù)據(jù)一致：每個 Server 保存一份相同的數(shù)據(jù)副本，Client 無論連接到哪個 Server，數(shù)據(jù)都是一致的。
4）更新請求順序進行，一次數(shù)據(jù)更新要么成功，要么失敗。
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）實時性，在一定時間范圍內(nèi)，Client 能讀到最新數(shù)據(jù)。
1.3 ZooKeeper 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
ZooKeeper 數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)與 Unix 文件系統(tǒng)很類似，整體上可以看做是一棵樹，每個節(jié)點稱作一個 ZNode。每一個 ZNode 默認能夠存儲 1MB 的數(shù)據(jù)，每個 ZNode 都可以通過其路徑唯一標識。
1.4 應(yīng)用場景
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)點動態(tài)上下線、軟負載均衡等。
- 統(tǒng)一命名服務(wù)
在分布式環(huán)境下，經(jīng)常需要對應(yīng)用/服務(wù)進行統(tǒng)一命名，便于識別。
例如：IP 不容易記住，而域名容易記住。
-
統(tǒng)一配置管理
應(yīng)用場景-統(tǒng)一配置管理.png
- 分布式環(huán)境下，配置文件同步非常常見。
（1）一般要求一個集群中，所有節(jié)點的配置信息是一致的，比如 Kafka 集群。
（2）對配置文件修改后，希望能夠快速同步到各個節(jié)點上。
2）配置管理可交由 ZooKeeper 實現(xiàn)。
（1）可將配置信息寫入 ZooKeeper 上的一個 Znode。
（2）各個客戶端服務(wù)監(jiān)聽這個 Znode。
（3）一旦 Znode 中的數(shù)據(jù)被修改，ZooKeeper 將通知各個客戶端服務(wù)器。
- 統(tǒng)一集群管理
1）分布式環(huán)境中，實時掌握每個節(jié)點的狀態(tài)是必要的。
（1）可根據(jù)節(jié)點實時狀態(tài)做出一些調(diào)整。
2）ZooKeeper 可以實現(xiàn)實時監(jiān)控節(jié)點狀態(tài)變化
（1）可將節(jié)點信息寫入 ZooKeeper 上的一個 ZNode。
（2）監(jiān)聽這個 ZNode 可獲取它的實時狀態(tài)變化。
- 服務(wù)器動態(tài)上下線
客戶端能實時洞察到服務(wù)器上下線的變化。
- 軟負載均衡
在 ZooKeeper 中記錄沒太服務(wù)器的訪問數(shù)，讓訪問數(shù)最少的服務(wù)器去處理最新的客戶端請求。
2. ZooKeeper 安裝配置
2.1 安裝 部署
1）安裝
學(xué)習環(huán)境Mac通過 brew 安裝，過程略....
TODO:Linux 集群安裝待補充......
- 配置修改
brew 安裝 ZooKeeper 安裝配置文件位于/usr/local/etc/zookeeper下；
實際生產(chǎn)中 Linux 位于 ZooKeeper 安裝目錄 conf 下。
修改如下內(nèi)容：dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
（3）在/opt/module/zookeeper-3.4.10/這個目錄上創(chuàng)建zkData文件夾
3）操作 ZooKeeper
以下操作場景為mac 環(huán)境下 brew 本地安裝ZooKeeper演示環(huán)境，Linux 環(huán)境略有不同。
? (3)啟動客戶端
? ~ zkCli
Connecting to localhost:2181
Welcome to ZooKeeper!
JLine support is enabled
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0]
? (4)退出客戶端
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit
Quitting...
? (5)停止 ZooKeeper
? ~ zkserver stop
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/etc/zookeeper/zoo.cfg
Stopping zookeeper ... STOPPED
2.2 配置參數(shù)解讀
Zookeeper中的配置文件zoo.cfg中參數(shù)含義解讀如下：
1．tickTime =2000：通信心跳數(shù)，Zookeeper服務(wù)器與客戶端心跳時間，單位毫秒
Zookeeper使用的基本時間，服務(wù)器之間或客戶端與服務(wù)器之間維持心跳的時間間隔，也就是每個tickTime時間就會發(fā)送一個心跳，時間單位為毫秒。
它用于心跳機制，并且設(shè)置最小的session超時時間為兩倍心跳時間。(session的最小超時時間是2*tickTime)
2．initLimit =10：LF初始通信時限
集群中的Follower跟隨者服務(wù)器與Leader領(lǐng)導(dǎo)者服務(wù)器之間初始連接時能容忍的最多心跳數(shù)（tickTime的數(shù)量），用它來限定集群中的Zookeeper服務(wù)器連接到Leader的時限。
3．syncLimit =5：LF同步通信時限
集群中Leader與Follower之間的最大響應(yīng)時間單位，假如響應(yīng)超過syncLimit * tickTime，Leader認為Follwer死掉，從服務(wù)器列表中刪除Follwer。
4．dataDir：數(shù)據(jù)文件目錄+數(shù)據(jù)持久化路徑
主要用于保存Zookeeper中的數(shù)據(jù)。
5．clientPort =2181：客戶端連接端口
監(jiān)聽客戶端連接的端口。
3. ZooKeeper 內(nèi)部原理
3.1 選舉機制
1）半數(shù)機制：集群中半數(shù)以上機器存活，集群可用。所以Zookeeper適合安裝奇數(shù)臺服務(wù)器。
2）Zookeeper雖然在配置文件中并沒有指定Master和Slave。但是，Zookeeper工作時，是有一個節(jié)點為Leader，其他則為Follower，Leader是通過內(nèi)部的選舉機制臨時產(chǎn)生的。
3）以一個簡單的例子來說明整個選舉的過程。
假設(shè)有五臺服務(wù)器組成的Zookeeper集群，它們的id從1-5，同時它們都是最新啟動的，也就是沒有歷史數(shù)據(jù)，在存放數(shù)據(jù)量這一點上，都是一樣的。假設(shè)這些服務(wù)器依序啟動，來看看會發(fā)生什么，如圖所示。
（1）服務(wù)器1啟動，此時只有它一臺服務(wù)器啟動了，它發(fā)出去的報文沒有任何響應(yīng)，所以它的選舉狀態(tài)一直是LOOKING狀態(tài)。
（2）服務(wù)器2啟動，它與最開始啟動的服務(wù)器1進行通信，互相交換自己的選舉結(jié)果，由于兩者都沒有歷史數(shù)據(jù)，所以id值較大的服務(wù)器2勝出，但是由于沒有達到超過半數(shù)以上的服務(wù)器都同意選舉它(這個例子中的半數(shù)以上是3)，所以服務(wù)器1、2還是繼續(xù)保持LOOKING狀態(tài)。
（3）服務(wù)器3啟動，根據(jù)前面的理論分析，服務(wù)器3成為服務(wù)器1、2、3中的老大，而與上面不同的是，此時有三臺服務(wù)器選舉了它，所以它成為了這次選舉的Leader。
（4）服務(wù)器4啟動，根據(jù)前面的分析，理論上服務(wù)器4應(yīng)該是服務(wù)器1、2、3、4中最大的，但是由于前面已經(jīng)有半數(shù)以上的服務(wù)器選舉了服務(wù)器3，所以它只能接收當小弟的命了。
（5）服務(wù)器5啟動，同4一樣當小弟。
關(guān)于ZooKeeper選舉機制的更多介紹，請參考：http://m.itdecent.cn/p/3476587a6fa1
3.2 節(jié)點類型
