为什么需要 ZooKeeper
大部分分布式应用需要一个主控、协调器或控制器来管理物理分布的子进程（如资源、任务分配等）
大部分应用需要开发私有的协调程序，缺乏一个通用的机制
协调程序的反复编写浪费，且难以形成通用、伸缩性好的协调器
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协调服务
ZooKeeper 简介
ZooKeeper 是什么
ZooKeeper 是 Google 的 Chubby 一个开源的实现，是开源的分布式协调服务。它包含一个简单的原语集，分布式应用程序可以基于它实现同步服务，配置维护和命名服务等。
ZooKeeper 是一个高性能的分布式数据一致性解决方案，它将那些复杂的，容易出错的分布式一致性服务封装起来，构成一个高效可靠的原语集，并提供一系列简单易用的接口给用户使用。
ZooKeeper 的选主过程采用的是 Raft 算法。Raft 算法可以参考 http://thesecretlivesofdata.com/raft/
它的架构如下图：
ZooKeeper 能帮我们做什么
分布式系统协调：多个节点一起完成一个动作
集群管理
选主
分布式
负载均衡，一般不用它
ZooKeeper 的数据模型
层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范
每个节点在 ZooKeeper 中叫做 znode，并且其有一个唯一的路径标识
znode 中的数据可以有多个版本，比如某一个路径下存有多个数据版本，那么查询这个路径下的数据就需要带上版本
节点不支持部分读写，而是一次性完整读写
ZooKeeper 的下载地址
网址：http://mirrors.cnnic.cn/apache/zookeeper/
ZooKeeper 基本概念
集群角色
ZooKeeper 节点类型
persistent：persistent 节点不和特定的 session 绑定，不会随着创建该节点的 session 的结束而消失，而是一直存在，除非该节点被显式删除。
ephemeral：ephemeral 节点是临时性的，如果创建该节点的 session 结束了，该节点就会被自动删除。ephemeral 节点不能拥有子节点，虽然 ephemeral 节点与创建它的 session 绑定，但只要该该节点没有被删除，其他 session 就可以读写该节点中关联的数据。使用 -e 参数指定创建 ephemeral 节点。
sequence：严格的说，sequence 并非节点类型中的一种，sequence 节点既可以是 ephemeral 的，也可以是 persistent 的。创建 sequence 节点时，ZooKeeper server 会在指定的节点名称后加上一个数字序列，该数字序列是递增的，因此可以多次创建相同的 sequence 节点，而得到不同的节点。使用 -s 参数指定创建 sequence 节点。
版本
Version：当前Znode的版本。
Cversion：当前Znode的子节点的版本。
Aversion：当前Znode的ACL（访问控制）版本。
watcher
作用于Znode节点。
watcher 设置后，一旦触发一次就会失效，如果需要一直监听，就需要再次注册。
多种事件通知：数据更新，子节点状态等。
watcher 会监控目录节点的数据变化以及子目录的变化，一旦发送改变，则通知所有设置在这个目录节点的 watcher，从而做出相应的反应。
ZooKeeper 节点和配置常识
ZooKeeper 提供了创建/修改/删除节点的功能，如果父节点没有创建，子节点会创建失败。如果父节点还有子节点，父节点不可以被删除。
ZooKeeper 和客户端之间以 socket 形式进行双向通讯，客户端可以主动调用服务器，服务器也可以主动向客户端推送事件。
ZooKeeper 的事件有传递机制，子节点的增删改触发的事件会向上层依次传播，所有的父节点都可以收到子节点的数据变更事件，所以层次太深/子节点太多会给服务器的事件系统带来压力，节点分配要做好周密的规划。
ZooKeeper 的读性能随着节点数量的提升能不断增加，但是写性能会随着节点数量的增加而降低，所以节点的数量不宜太多，一般配置成 3 个或者 5 个就可以了。
安装 ZooKeeper
单机版
单机版 ZooKeeper 就是在一台机器上安装一个 ZooKeeper。但其实单机版的 ZooKeeper 实际上是没什么意义的。但是我们只有安装了单机版的 ZooKeeper，将多个 ZooKeeper 联系起来，才能实现集群效果。安装单机版的 ZooKeeper 是一切的基础。
ZooKeeper 需要依赖 JDK 环境，使用命令查看是否安装了 Java JDK：
1 | [root@localhost ~]# java -version |
能查到版本号，说明已经有了 JDK 环境。如果报错，则说明 JDK 没有正常安装。JDK 的安装方法参见： 解压缩包安装 JDK
通过 WinSCP 等工具，将 ZooKeeper 的安装包传到 CentOS 服务器。
切换到 ZooKeeper 压缩包所在的位置，将其解压缩：
1 | cd /usr/local |
进入到解压好的文件夹中，并在里面创建一个 data 文件夹，用来存放数据：
1 | [root@localhost local]# cd zookeeper-3.4.9 |
进入 conf 目录，复制配置文件模板 zoo_sample.cfg 为可生效的配置文件 zoo.cfg：
1 | [root@localhost zookeeper-3.4.9]# cd conf |
修改配置文件：
1 | vi zoo.cfg |
将保存数据的目录修改成我们刚刚创建的 data 目录：
1 | dataDir=/usr/local/zookeeper-3.4.9/data |
保存退出。
进入到安装目录的 bin 文件夹中，使用命令，启动 ZooKeeper，查看运行状态：
1 | [root@localhost conf]# cd /usr/local/zookeeper-3.4.9/bin |
我们看到，ZooKeeper 以单机状态，也就是 standalone 模式运行。
关闭 ZooKeeper：
1 | [root@localhost bin]# ./zkServer.sh stop |
伪分布式
伪分布式就是一台机器上运行多个 ZooKeeper 的情况。这里我们以一台机器运行三个 ZooKeeper 为例。
首先确认没有 ZooKeeper 在运行中：
1 | [root@localhost bin]# ps -aux | grep zoo |
如果只查到一条结果，说明没有运行中的 ZooKeeper。查到的结果其实是查询进程本身。
如果有 ZooKeeper 在运行，注意要把它终止掉。
将我们刚刚配置好的单机版 ZooKeeper 复制三份，分别为 zookeeper01、zookeeper02 和 zookeeper03：
1 | [root@localhost local]# pwd |
给这三个 ZooKeeper 分别写一个 id：
1 | [root@localhost local]# echo 1 >> zookeeper01/data/myid |
分别修改三个 ZooKeeper 的配置文件，这里以 zookeeper01 为例，其余两个将 01 改成 02 或 03 即可：
1 | [root@localhost local]# cd zookeeper01/conf |
分别将路径修改为恰当的值，将端口号分别设置为 2181、2182 和 2183：
1 | dataDir=/usr/local/zookeeper01/data |
并在配置文件末尾，加入如下内容，三个配置文件在末尾追加的这个内容是相同的，注意修改 IP 为恰当的。配置中的 1、2 和 3 就是我们之前指定的 id。冒号后面的两个数字分别是用来选举和通信的端口：
1 | server.1=192.168.248.139:2881:3881 |
修改完成后，保存退出。注意三个 ZooKeeper 的配置文件都要修改，而且注意区分。
三台都配置好，就可以分别启动了。
首先启动 zookeeper01，并查看运行状态。需要切换到 zookeeper01 的 bin 目录操作：
1 | [root@localhost bin]# pwd |
查看状态时出错了。这是正常的，因为目前只有一个 ZooKeeper，无法顺利进行选举。
然后启动 zookeeper02，并查看运行状态，当然也要切换目录：
1 | [root@localhost bin]# pwd |
我们看到，zookeeper02 是 leader，说明运行正常，且顺利完成选举。
再启动 zookeeper03，查看运行状态：
1 | [root@localhost bin]# pwd |
zookeeper03 是 follower。
我们还可以再次查看 zookeeper01 的角色状态：
1 | [root@localhost bin]# pwd |
zookeeper01 此时也是 follower。
至此，我们成功搭建好了伪分布式的 ZooKeeper。
关闭三个 ZooKeeper：
1 | [root@localhost bin]# ./zkServer.sh stop |
我这里仅以 zookeeper01 为例，其余两个也要关闭，以免影响后续操作。
完全分布式
这是真是项目中最常用的情况，也就是多台机器使用多个 ZooKeeper。这里以三台机器运行三个 ZooKeeper 为例。需要准备三个虚拟机，node01、node02 和 node03。将已有的虚拟机复制一份即可。
首先，要对这三台主机进行一些准备工作：
确保防火墙和 selinux 处于关闭状态
1
2
3
4[root@localhost bin]# systemctl status firewalld
● firewalld.service - firewalld - dynamic firewall daemon
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/firewalld.service; disabled; vendor preset: enabled)
Active: inactive (dead)每台主机都取一个主机名，比如 node01、node02 和 node03。编辑
/etc/hostname即可：1
vi /etc/hostname
将里面的值替换为要改为的主机名即可，注意不要有其他的空格换行等符号。
配置映射，修改 hosts 文件：
1
vi /etc/hosts
在 hosts 文件末尾追加如下内容，注意修改 IP，三台主机的 hosts 映射配置为同样的即可：
1
2
3192.168.248.139 node01
192.168.248.140 node02
192.168.248.141 node03完成了前面的配置，可以将三台机器都重启一下：
1
reboot
还可以配置一个 SSH 免密登录，以 node01 这台机器为例。
在 node01 中，数据命令生成密钥，一路回车默认即可：
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22[root@node01 ~]# ssh-keygen -t rsa
Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa):
Created directory '/root/.ssh'.
Enter passphrase (empty for no passphrase):
Enter same passphrase again:
Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
The key fingerprint is:
ca:04:c7:57:9c:55:2a:6b:7b:6f:31:d1:03:61:37:cc root@node01
The key's randomart image is:
+--[ RSA 2048]----+
| ..o.+=o |
| . .o .o.E.|
| . o . . . .. |
| o . o ...|
| . S o ..|
| o . . . o |
| o . . o |
| . .. |
| .. |
+-----------------+出现图形说明密钥创建完成。
然后将密钥分别传送给三台机器，注意，自己也传一份：
1
2
3ssh-copy-id node01
ssh-copy-id node02
ssh-copy-id node03期间可能会需要输入 yes 确认，还要输入密码。
密钥传送完毕后，即可使用 SSH 免密登录到其他机器中：
1
ssh node01
准备工作做好了之后，我们就可以正式开始搭建完全分布式的 ZooKeeper 了。
把前面演示伪分布式的三个 zookeeper 删除。然后重新复制三个单机版 ZooKeeper：
1 | rm -rf zookeeper01 zookeeper02 zookeeper03 |
给三个 ZooKeeper 分别写入三个不同的 id：
1 | [root@node01 local]# echo 1 >> zookeeper01/data/myid |
分别修改三个 ZooKeeper 的配置文件：
1 | [root@node01 conf]# pwd |
因为运行在不同机器，端口不必修改，只需修改数据存放路径即可：
1 | dataDir=/usr/local/zookeeper01/data |
并在配置文件末尾追加如下内容，指定每个 ZooKeeper 的 IP 和端口：
1 | server.1=node01:2881:3881 |
对三个 ZooKeeper 都要进行上述修改。
在 node01 中，使用 scp 将配置好的三个 ZK 中的两个分别传到其他两台机器中：
1 | scp -r /usr/local/zookeeper03 root@node02:/usr/local/zookeeper02 |
分别启动三个 ZooKeeper 并查看状态，可发现三台机器一主二从正常运行，不再赘述。
ZooKeeper 详解
解压后目录结构
目录结构如图所示：
我们用到的目录有三个：
- bin 目录用来存放执行脚本
- conf 存放配置文件
- data 目录存放数据，myid 存放 id 值
配置文件
配置文件存放在 conf 目录中，其内容如图所示：
配置文件模板为 zoo_sample.cfg。如果不存在 zoo.cfg 文件，将会使用默认配置；如果存在 zoo.cfg 文件，将会使用该文件中的配置。
运行脚本
脚本文件存放在 bin 目录中，内容如下：
Linux 脚本以 sh 后缀，而 Windows 脚本以 cmd 后缀。
最后一个 zookeeper.out 是日志文件。
命令行操作
命令行操作需要进入客户端进行操作。通过运行 zkCli.sh 脚本即可启动客户端：
1 | ./zkCli.sh |
我们也可以通过指定 IP 端口，连接到其他机器的客户端：
1 | ./zkCli.sh -server node03:2181 |
如果不知道该用什么没关系，我们可以使用 help 命令查看帮助：
1 | [zk: node03:2181(CONNECTED) 0] help |
可以使用 ls 命令查看目录中的内容：
1 | [zk: node03:2181(CONNECTED) 1] ls / |
也可以创建目录，写入内容：
1 | [zk: node03:2181(CONNECTED) 3] create /zk data |
可以对此目录进行监听：
1 | [zk: node03:2181(CONNECTED) 4] ls /zk watch |
当我们修改这个目录时，将会监听到目录的变化：
1 | [zk: node03:2181(CONNECTED) 5] create /zk/zk01 data01 |
这时，如果我们在另外的机器中查看，即可看到 zk 目录：
1 | [zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] ls /zk |
使用 quit 命令可退出 ZK。