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分类: 系统运维

2018-05-22 14:27:24

一、系统要求

ZooKeeper可以运行在多种系统平台上面,表1展示了zk支持的系统平台,以及在该平台上是否支持开发环境或者生产环境。

表1:ZooKeeper支持的运行平台

系统 开发环境 生产环境
Linux 支持 支持
Solaris 支持 支持
FreeBSD 支持 支持
Windows 支持 不支持
MacOS 支持 不支持

ZooKeeper是用Java编写的,运行在Java环境上,因此,在部署zk的机器上需要安装Java运行环境。为了正常运行zk,我们需要JRE1.6或者以上的版本。 

对于集群模式下的ZooKeeper部署,3个ZooKeeper服务进程是建议的最小进程数量,而且不同的服务进程建议部署在不同的物理机器上面,以减少机器宕机带来的风险,以实现ZooKeeper集群的高可用。 

ZooKeeper对于机器的硬件配置没有太大的要求。例如,在Yahoo!内部,ZooKeeper部署的机器其配置通常如下:双核处理器,2GB内存,80GB硬盘。

二、下载

可以从 https://zookeeper.apache.org/releases.html 下载ZooKeeper,目前最新的稳定版本为 3.4.8 版本,用户可以自行选择一个速度较快的镜像来下载即可。

三、目录

下载并解压ZooKeeper软件压缩包后,可以看到zk包含以下的文件和目录:


这里写图片描述

图1:ZooKeeper软件的文件和目录

  • bin目录 
    zk的可执行脚本目录,包括zk服务进程,zk客户端,等脚本。其中,.sh是Linux环境下的脚本,.cmd是Windows环境下的脚本。
  • conf目录 
    配置文件目录。zoo_sample.cfg为样例配置文件,需要修改为自己的名称,一般为zoo.cfg。log4j.properties为日志配置文件。
  • lib 
    zk依赖的包。
  • contrib目录 
    一些用于操作zk的工具包。
  • recipes目录 
    zk某些用法的代码示例

四、单机模式

ZooKeeper的安装包括单机模式安装,以及集群模式安装。

单机模式较简单,是指只部署一个zk进程,客户端直接与该zk进程进行通信
 
在开发测试环境下,通过来说没有较多的物理资源,因此我们常使用单机模式。当然在单台物理机上也可以部署集群模式,但这会增加单台物理机的资源消耗。故在开发环境中,我们一般使用单机模式。 

但是要注意,生产环境下不可用单机模式,这是由于无论从系统可靠性还是读写性能,单机模式都不能满足生产的需求。

4.1 运行配置

上面提到,conf目录下提供了配置的样例zoo_sample.cfg,要将zk运行起来,需要将其名称修改为zoo.cfg。 
打开zoo.cfg,可以看到默认的一些配置。

  • tickTime 
    时长单位为毫秒,为zk使用的基本时间度量单位。例如,1 * tickTime是客户端与zk服务端的心跳时间,2 * tickTime是客户端会话的超时时间。 
    tickTime的默认值为2000毫秒,更低的tickTime值可以更快地发现超时问题,但也会导致更高的网络流量(心跳消息)和更高的CPU使用率(会话的跟踪处理)
  • clientPort 
    zk服务进程监听的TCP端口,默认情况下,服务端会监听2181端口
  • dataDir 
    无默认配置,必须配置,用于配置存储快照文件的目录。如果没有配置dataLogDir,那么事务日志也会存储在此目录。

4.2 启动

在Windows环境下,直接双击zkServer.cmd即可。在Linux环境下,进入bin目录,执行命令

./zkServer.sh
start

这个命令使得zk服务进程在后台进行。如果想在前台中运行以便查看服务器进程的输出日志,可以通过以下命令运行:
./zkServer.sh start-foreground

执行此命令,可以看到大量详细信息的输出,以便允许查看服务器发生了什么。

使用文本编辑器打开zkServer.cmd或者zkServer.sh文件,可以看到其会调用zkEnv.cmd或者zkEnv.sh脚本。zkEnv脚本的作用是设置zk运行的一些环境变量,例如配置文件的位置和名称等。

4.3 连接

如果是连接同一台主机上的zk进程,那么直接运行bin/目录下的zkCli.cmd(Windows环境下)或者zkCli.sh(Linux环境下),即可连接上zk。
 
直接执行zkCli.cmd或者zkCli.sh命令默认以主机号 127.0.0.1,端口号 2181 来连接zk,

如果要连接不同机器上的zk,可以使用 -server 参数,例如:

bin/
zkCli.sh -server 192.168.0.1:2181

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五、集群模式

单机模式的zk进程虽然便于开发与测试,但并不适合在生产环境使用。在生产环境下,我们需要使用集群模式来对zk进行部署。

注意 
在集群模式下,建议至少部署3个zk进程,或者部署奇数个zk进程。如果只部署2个zk进程,当其中一个zk进程挂掉后,剩下的一个进程并不能构成一个quorum的大多数。因此,部署2个进程甚至比单机模式更不可靠,因为2个进程其中一个不可用的可能性比一个进程不可用的可能性还大。

5. 1 运行配置

在集群模式下,所有的zk进程可以使用相同的配置文件(是指各个zk进程部署在不同的机器上面),例如如下配置:

tickTime=2000 dataDir=/home/myname/zookeeper clientPort=2181 initLimit=5 syncLimit=2
server.1=192.168.229.160:2888:3888
server.2=192.168.229.161:2888:3888
server.3=192.168.229.162:2888:3888
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  • initLimit 
    ZooKeeper集群模式下包含多个zk进程,其中一个进程为leader,余下的进程为follower。 
    当follower最初与leader建立连接时,它们之间会传输相当多的数据,尤其是follower的数据落后leader很多。initLimit配置follower与leader之间建立连接后进行同步的最长时间。
  • syncLimit 
    配置follower和leader之间发送消息,请求和应答的最大时间长度
  • tickTime 
    tickTime则是上述两个超时配置的基本单位,例如对于initLimit,其配置值为5,说明其超时时间为 2000ms * 5 = 10秒。
  • server.id=host:port1:port2 
    其中id为一个数字,表示zk进程的id,这个id也是dataDir目录下myid文件的内容。 
    host是该zk进程所在的IP地址,
  • port1表示follower和leader交换消息所使用的端口,port2表示选举leader所使用的端口
  • dataDir 
    其配置的含义跟单机模式下的含义类似,不同的是集群模式下还有一个myid文件。myid文件的内容只有一行,且内容只能为1 - 255之间的数字,这个数字亦即上面介绍server.id中的id,表示zk进程的id。

注意 
如果仅为了测试部署集群模式而在同一台机器上部署zk进程,server.id=host:port1:port2配置中的port参数必须不同。但是,为了减少机器宕机的风险,强烈建议在部署集群模式时,将zk进程部署不同的物理机器上面。

5.2 启动

假如我们打算在三台不同的机器 192.168.229.160,192.168.229.161,192.168.229.162上各部署一个zk进程,以构成一个zk集群。 
三个zk进程均使用相同的 zoo.cfg 配置:

tickTime=2000 dataDir=/home/myname/zookeeper clientPort=2181 initLimit=5 syncLimit=2
server.1=192.168.229.160:2888:3888
server.2=192.168.229.161:2888:3888
server.3=192.168.229.162:2888:3888
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在三台机器dataDir目录( /home/myname/zookeeper 目录)下,分别生成一个myid文件,其内容分别为1,2,3。然后分别在这三台机器上启动zk进程,这样我们便将zk集群启动了起来。

5.3 连接

可以使用以下命令来连接一个zk集群:

bin/
zkCli.sh -server 192.168.229.160:2181,192.168.229.161:2181,192.168.229.162:2181

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成功连接后,可以看到如下输出:
2016-06-28 19:29:18,074 [myid:] - INFO  [main:ZooKeeper@438] - Initiating client connection, connectString=192.168.229.160:2181,192.168.229.161:2181,192.168.229.162:2181 sessionTimeout=30000 watcher=org.apache.zookeeper.ZooKeeperMain$MyWatcher@770537e4
Welcome to ZooKeeper!
2016-06-28 19:29:18,146 [myid:] - INFO  [main-SendThread(192.168.229.162:2181):ClientCnxn$SendThread@975] - Opening socket connection to server 192.168.229.162/192.168.229.162:2181. Will not attempt to authenticate using SASL (unknown error)
JLine support is enabled
2016-06-28 19:29:18,161 [myid:] - INFO  [main-SendThread(192.168.229.162:2181):ClientCnxn$SendThread@852] - Socket connection established to 192.168.229.162/192.168.229.162:2181, initiating session
2016-06-28 19:29:18,199 [myid:] - INFO  [main-SendThread(192.168.229.162:2181):ClientCnxn$SendThread@1235] - Session establishment complete on server 192.168.229.162/192.168.229.162:2181, sessionid = 0x3557c39d2810029, negotiated timeout = 30000


WATCHER::


WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null
[zk: 192.168.229.160:2181,192.168.229.161:2181,192.168.229.162:2181(CONNECTED) 0] 

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图2:客户端连接zk集群的输出日志

从日志输出可以看到,客户端连接的是192.168.229.162:2181进程(连接上哪台机器的zk进程是随机的),客户端已成功连接上zk集群。




Zookeeper安装和部署

ZooKeeper是一个分布式的,开放源码的分布式应用程序协调服务,是Google的Chubby一个开源的实现,是Hadoop和Hbase的重要组件

它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件,提供的功能包括:配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。

ZooKeeper的目标就是封装好复杂易出错的关键服务,将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。

ZooKeeper包含一个简单的原语集, 提供Java和C的接口。

ZooKeeper代码版本中,提供了分布式独享锁、选举、队列的接口,代码在zookeeper-3.4.8\src\recipes。其中分布锁和队列有Java和C两个版本,选举只有Java版本。

2. Zookeeper原理

ZooKeeper是以Fast Paxos算法为基础的,Paxos 算法存在活锁的问题,即当有多个proposer交错提交时,有可能互相排斥导致没有一个proposer能提交成功,而Fast Paxos作了一些优化,通过选举产生一个leader (领导者),只有leader才能提交proposer,具体算法可见Fast Paxos。因此,要想弄懂ZooKeeper首先得对Fast Paxos有所了解。

ZooKeeper的基本运转流程:

1、选举Leader。

2、同步数据。

3、选举Leader过程中算法有很多,但要达到的选举标准是一致的。

4、Leader要具有最高的zxid。

5、集群中大多数的机器得到响应并follow选出的Leader。[3]

3. Zookeeper特点

在Zookeeper中,znode是一个跟Unix文件系统路径相似的节点,可以往这个节点存储或获取数据。如果在创建znode时Flag设置为EPHEMERAL,那么当创建这个znode的节点和Zookeeper失去连接后,这个znode将不再存在在Zookeeper里,Zookeeper使用Watcher察觉事件信息。当客户端接收到事件信息,比如连接超时、节点数据改变、子节点改变,可以调用相应的行为来处理数据。Zookeeper的Wiki页面展示了如何使用Zookeeper来处理事件通知,队列,优先队列,锁,共享锁,可撤销的共享锁,两阶段提交。

那么Zookeeper能做什么事情呢,简单的例子:假设我们有20个搜索引擎的服务器(每个负责总索引中的一部分的搜索任务)和一个总服务器(负责向这20个搜索引擎的服务器发出搜索请求并合并结果集),一个备用的总服务器(负责当总服务器宕机时替换总服务器),一个web的cgi(向总服务器发出搜索请求)。搜索引擎的服务器中的15个服务器提供搜索服务,5个服务器正在生成索引。这20个搜索引擎的服务器经常要让正在提供搜索服务的服务器停止提供服务开始生成索引,或生成索引的服务器已经把索引生成完成可以提供搜索服务了。使用Zookeeper可以保证总服务器自动感知有多少提供搜索引擎的服务器并向这些服务器发出搜索请求,当总服务器宕机时自动启用备用的总服务器。

4. Zookeeper的下载

可以从 https://zookeeper.apache.org/releases.html 下载ZooKeeper,目前最新的稳定版本为 3.4.8 版本,用户可以自行选择一个速度较快的镜像来下载即可。

5. Zookeeper的目录结构

下载并解压ZooKeeper软件压缩包后,可以看到zk包含以下的文件和目录:





ZooKeeper软件的文件和目录

bin目录

zk的可执行脚本目录,包括zk服务进程,zk客户端,等脚本。其中,.sh是Linux环境下的脚本,.cmd是Windows环境下的脚本。

lib目录   zk依赖的包。

libexec目录
一些用于操作zk的工具包。


5.单机模式


ZooKeeper的安装包括单机模式安装,以及集群模式安装。


单机模式较简单,是指只部署一个zk进程,客户端直接与该zk进程进行通信

在开发测试环境下,通过来说没有较多的物理资源,因此我们常使用单机模式。当然在单台物理机上也可以部署集群模式,但这会增加单台物理机的资源消耗。故在开发环境中,我们一般使用单机模式。


5.1 运行配置


在etc/zookeeper/目录下提供了zoo.cfg,打开zoo.cfg,可以看到默认的一些配置。


tickTime
时长单位为毫秒,为zk使用的基本时间度量单位。例如,1 * tickTime是客户端与zk服务端的心跳时间,2 * tickTime是客户端会话的超时时间。
tickTime的默认值为2000毫秒,更低的tickTime值可以更快地发现超时问题,但也会导致更高的网络流量(心跳消息)和更高的CPU使用率(会话的跟踪处理)。

tickTime=2000
clientPort
zk服务进程监听的TCP端口,默认情况下,服务端会监听2181端口。

clientPort=2181
dataDir
无默认配置,必须配置,用于配置存储快照文件的目录。如果没有配置dataLogDir,那么事务日志也会存储在此目录。

dataDir=/usr/local/var/run/zookeeper/data
dataLogDir=/usr/local/var/run/zookeeper/logs

5.2 启动

在mac环境下,将zookeeper的bin目录配置到环境变量中,直接执行命令

zkServer start

这个命令使得zk服务进程在后台进行。



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