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ZooKeeper分布式協(xié)調(diào)服務設計核心概念及安裝配置_zabbix

作者：愿許浪盡天涯 ? 更新時間： 2022-05-23 編程語言

一、ZooKeeper 簡介

ZooKeeper 是一個開源的分布式協(xié)調(diào)服務，目前由 Apache 進行維護。ZooKeeper 可以用于實現(xiàn)分布式系統(tǒng)中常見的發(fā)布/訂閱、負載均衡、命令服務、分布式協(xié)調(diào)/通知、集群管理、Master 選舉、分布式鎖和分布式隊列等功能。 它具有以下特性：

順序一致性： 來自客戶端的更新操作將會按照順序被應用；
?

原子性： 即要么全部更新成功，要么要不更新失敗，沒有部分的結(jié)果；
?

統(tǒng)一的系統(tǒng)鏡像： 即不管客戶端連接的是哪臺服務器，都能看到同樣的服務視圖（也就是無狀態(tài)的）
?

可靠性： 一旦寫入操作被執(zhí)行，那么這個狀態(tài)將會被持久化，直到其它客戶端的修改生效。
?

實時性： 一旦一個事務被成功應用，ZooKeeper 可以保證客戶端立即讀取到這個事務變更后的最新狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

1.ZooKeeper 設計目標

  • ZooKeeper 致力于為那些高吞吐的大型分布式系統(tǒng)提供一個高性能、高可用、且具有嚴格順序訪問控制能力的分布式協(xié)調(diào)服務。

1）簡單的數(shù)據(jù)模型：

ZooKeeper 通過樹形結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)，它由一系列被稱為 ZNode 的數(shù)據(jù)節(jié)點組成，類似于常見的文件系統(tǒng)；

不過和常見的文件系統(tǒng)不同，ZooKeeper 將數(shù)據(jù)全量存儲在內(nèi)存中，以此來實現(xiàn)高吞吐，減少訪問延遲。

2）可配置 Cluster：

為了保證高可用，最好是以集群形態(tài)部署 ZooKeeper，這樣只要集群中大部分機器是可用的，那么 ZooKeeper 本身仍然可用。

在這里插入圖片描述

上圖中每一個 Server 代表一個安裝 ZooKeeper 服務的服務器，組成 ZooKeeper 服務的服務器都會在內(nèi)存中維護當前的服務器狀態(tài)，并且每臺服務器間都保持著通信。并通過 Zab 協(xié)議來保持數(shù)據(jù)的一致性。

3）順序訪問：

對于來自客戶端的每個更新請求，ZooKeeper 都會分配一個全局唯一的遞增 ID，這個 ID 決定了所有事務操作的先后順序。

4）高性能高可用

ZooKeeper 將數(shù)據(jù)全量存儲在內(nèi)存中以保持高性能，并通過服務集群來實現(xiàn)高可用；由于 ZooKeeper 的所有更新和刪除都是基于事務的，所以其在讀多寫少的應用場景中有著很高的性能表現(xiàn)。

2.核心概念

Cluster 角色：

角色 作用
Leader 提供讀寫服務，并維護集群狀態(tài)（經(jīng)過選舉產(chǎn)生）
Follower 提供讀寫服務，并定期向 Leader 匯報自己的節(jié)點狀態(tài)（同時也參加 過半寫成功 的策略和 Leader 的選舉）
OBServer 提供讀寫服務，并定期向 Leader 匯報自己的節(jié)點狀態(tài)（因為不參加策略和選舉，所以可以在不影響寫性能的情況下提升集群的讀性能）

1）Session 會話

當 Client 通過 TCP 長連接 連接到 ZooKeeper 服務器時，Session 便開始建立連接，并通過 tickTime（心跳檢測）機制來保持有效的會話狀態(tài)。通過這個連接，Client 可以發(fā)送請求并接收響應，同時也可以接收到 Watch 事件的通知。

另外，當由于網(wǎng)絡故障或者 Client 主動斷開等原因，導致連接斷開，此時只要在會話超時時間之內(nèi)重新建立連接，則之間創(chuàng)建的會話依然有效。（這個取決于 tickTime 配置）

2）數(shù)據(jù)節(jié)點

ZooKeeper 數(shù)據(jù)模型是由一系列基本數(shù)據(jù)單元 ZNode（數(shù)據(jù)節(jié)點）組成的節(jié)點樹，其中根節(jié)點為 /（每個節(jié)點上都會保存自己的數(shù)據(jù)和節(jié)點信息）；ZooKeeper 中的節(jié)點可以分為兩大類：

持久節(jié)點： 節(jié)點一旦創(chuàng)建，除非被主動刪除，否則一直存在。

臨時節(jié)點： 一旦創(chuàng)建該節(jié)點的客戶端會話（Session）失效，則所有該客戶端創(chuàng)建的臨時節(jié)點都會被刪除。

3）Watcher

ZooKeeper 中一個常用的功能是 Watcher（事件監(jiān)聽器），它允許用戶在指定節(jié)點上針對感興趣的事件注冊監(jiān)聽，當事件發(fā)生時，監(jiān)聽器會被觸發(fā)，并將事件推送到客戶端。該機制是 ZooKeeper 實現(xiàn)分布式協(xié)調(diào)服務的重要特性。

4）ACL

命令 作用
create 可以進行創(chuàng)建操作
read 可以進行查看操作
write 可以對創(chuàng)建的內(nèi)容進行寫入操作
delete 可以進行刪除操作
admin 可以進行配置權(quán)限操作

命令作用create可以進行創(chuàng)建操作read可以進行查看操作write可以對創(chuàng)建的內(nèi)容進行寫入操作delete可以進行刪除操作admin可以進行配置權(quán)限操作

3.Zab 協(xié)議介紹

Zab（ZooKeeper Atomic Broadcast 原子廣播）協(xié)議是為分布式協(xié)調(diào)服務 ZooKeeper 專門設計的一種 支持崩潰恢復的原子廣播協(xié)議；

在 ZooKeeper 中，主要依賴 Zab 協(xié)議來實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)一致性；

基于 Zab 協(xié)議，ZooKeeper 實現(xiàn)了一種主備模式的系統(tǒng)架構(gòu)來保持集群中各個副本間的數(shù)據(jù)一致性。

二、ZooKeeper Cluster 安裝

準備工作：

主機名 操作系統(tǒng) IP 地址
ZooKeeper CentOS 7.4 192.168.1.1

安裝 JDK：下載地址（需要創(chuàng)建 Oracle 賬號）

[root@ZooKeeper ~]# ls
anaconda-ks.cfg  jdk-8u181-linux-x64.tar.gz
[root@ZooKeeper ~]# tar zxf jdk-8u181-linux-x64.tar.gz 
[root@ZooKeeper ~]# ls
anaconda-ks.cfg  jdk1.8.0_181  jdk-8u181-linux-x64.tar.gz
[root@ZooKeeper ~]# mv jdk1.8.0_181 /usr/local/java
[root@ZooKeeper ~]# cat <> /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/java
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
END
[root@ZooKeeper ~]# source /etc/profile
[root@ZooKeeper ~]# java -version

在這里插入圖片描述

1.安裝 ZooKeeper

[root@ZooKeeper ~]# wget http://dlcdn.apache.org/zookeeper/zookeeper-3.6.3/apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz
[root@ZooKeeper ~]# ls
anaconda-ks.cfg  apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz  jdk-8u181-linux-x64.tar.gz
[root@ZooKeeper ~]# tar zxf apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz
[root@ZooKeeper ~]# mv apache-zookeeper-3.6.3-bin /usr/local/zookeeper
[root@ZooKeeper ~]# mkdir /usr/local/zookeeper/data
[root@ZooKeeper ~]# cat <> /usr/local/zookeeper/conf/zoo.cfg
tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir=/usr/local/zookeeper/data
clientPort=2181
END

注解：

tickTime：Client 和服務器間的通信會話限制（相當于健康檢查，tickTime 的時間為 ms (1s = 1000ms)）

initLimit：Leader 和 Follower 間初始通信限制。

syncLimit：Leader 和 Follower 間同步通信限制（當響應時間超于 syncLimit * tickTime 時，Leader 便會將 Follower 進行移除）

dataDir：此目錄用于存放保存在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中的快照信息（當未配置 dataLogDir 參數(shù)時，日志信息也會存放到此目錄）

clientPort：ZooKeeper 監(jiān)聽的端口，用于客戶端連接使用。

啟動 ZooKeeper

[root@ZooKeeper ~]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh start						# 啟動
[root@ZooKeeper ~]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh status						# 查看狀態(tài)

在這里插入圖片描述

連接到 ZooKeeper

[root@ZooKeeper ~]# /usr/local/zookeeper/bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181
Welcome to ZooKeeper!
JLine support is enabled
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 0]

當連接成功后，系統(tǒng)會輸出 ZooKeeper 的相關(guān)配置信息和相關(guān)環(huán)境，并在屏幕上輸出 Welcome to ZooKeeper! 等信息。

2.使用 Golang 連接 ZooKeeper 的 API 接口

安裝 Golang：

[root@ZooKeeper ~]# git clone https://github.com/samuel/go-zookeeper.git
[root@ZooKeeper ~]# mv go-zookeeper /usr/local/go/src/

package main
import (
    "fmt"
    "time"
    "go-zookeeper/zk"
)
func main() {
    Hosts := []string{"192.168.1.1:2181"}
    conn, _, err := zk.Connect(Hosts,time.Second * 5)
    defer conn.Close()
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
}

在這里插入圖片描述

通過 Golang 實現(xiàn)對 ZooKeeper 的增刪改查：

package main
import (
    "fmt"
    "time"
    "go-zookeeper/zk"
)
var (
    path = "/Zzz"
)
//增
func add(conn *zk.Conn) {
    var data = []byte("Hello ZooKeeper")
    // flags 的四種取值方式:
    // 0 (永久.除非手動刪除)
    // zk.FlagEphemeral = 1 (短暫. session 斷開則該節(jié)點也被刪除)
    // zk.FlagSequence = 2 (會自動在節(jié)點后面添加序號)
    // 3 (Ephemeral 和 Sequence. 即短暫且自動添加序號)
	var flags int32 = 0
	// 獲取訪問控制權(quán)限
	acls := zk.WorldACL(zk.PermAll)
	create, err := conn.Create(path,data,flags,acls)
	if err != nil {
	    fmt.Printf("創(chuàng)建失敗: %v\n",err)
		return
    }
	fmt.Printf("創(chuàng)建: %v 成功\n",create)
}
// 查
func get(conn *zk.Conn) {
    data, _, err := conn.Get(path)
	if err != nil {
	    fmt.Printf("查詢 %s 失敗,err: %v\n",path,err)
	    return
	}
	fmt.Printf("%s 的值為 %s\n",path,string(data))
}
// 刪除與增加不同在于其函數(shù)中的 Version 參數(shù). 其中 Version 使用 CAS 支持 (可以通過此種方式保證原子性)
// 改
func modify(conn *zk.Conn) {
    new_data := []byte("This is ZooKeeper")
    _, sate, _ := conn.Get(path)
    _, err := conn.Set(path,new_data,sate.Version)
    if err != nil {
	    fmt.Printf("數(shù)據(jù)修改失敗: %v\n",err)
	    return
    }
    fmt.Println("數(shù)據(jù)修改成功")
}
// 刪
func del(conn *zk.Conn) {
    _, sate, _ := conn.Get(path)
    err := conn.Delete(path,sate.Version)
    if err != nil {
        fmt.Printf("數(shù)據(jù)刪除失敗: %v\n",err)
	    return
    }
    fmt.Println("數(shù)據(jù)刪除成功")
}
func main() {
    hosts := []string{"192.168.1.1:2181"}
    conn, _, err := zk.Connect(hosts,time.Second * 5)
    defer conn.Close()
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
	    return
    }
    /* 增刪改查 */
    add(conn)
    get(conn)
    modify(conn)
    get(conn)
    del(conn)
}

3.配置 ZooKeeper Cluster

在原來的基礎上，在增加兩臺服務器：

主機名 操作系統(tǒng) IP 地址
ZooKeeper-2 CentOS 7.4 192.168.1.2
ZooKeeper-3 CentOS 7.4 192.168.1.3

1）將 Java 和 ZooKeeper 傳給新的服務器：

[root@ZooKeeper ~]# scp -r /usr/local/java root@192.168.1.2:/usr/local/
[root@ZooKeeper ~]# scp -r /usr/local/zookeeper root@192.168.1.2:/usr/local/

2）在新的服務器上啟動 ZooKeeper：

[root@ZooKeeper ~]# cat <> /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/java
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
END
[root@ZooKeeper ~]# source /etc/profile
[root@ZooKeeper ~]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh start

3）配置 Cluster 集群（三臺服務器上操作一樣）

[root@ZooKeeper ~]# cat <> /usr/local/zookeeper/conf/zoo.cfg
server.1=192.168.1.1:2888:3888
server.2=192.168.1.2:2889:3889
server.3=192.168.1.3:2890:3890
END

4）創(chuàng)建 myid 文件

[root@ZooKeeper ~]# echo "1" > /usr/local/zookeeper/data/myid
[root@ZooKeeper-2 ~]# echo "2" > /usr/local/zookeeper/data/myid
[root@ZooKeeper-2 ~]# echo "3" > /usr/local/zookeeper/data/myid

需要確保每臺服務器的 myid 文件中數(shù)字不同，并且和自己所在機器的 zoo.cfg 中 server.id=host:port:port 的 id 值一樣。

另外，id 的范圍是 1 ~ 255。

5）重啟 ZooKeeper 服務

[root@ZooKeeper ~]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh restart			# 三臺服務器都要重啟

查看 ZooKeeper 狀態(tài)：

在這里插入圖片描述

驗證：

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原文鏈接：https://blog.csdn.net/weixin_46902396/article/details/121216278

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