ZooKeeper的架構(gòu)由什么組成

這篇文章主要講解了“ZooKeeper的架構(gòu)由什么組成”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“ZooKeeper的架構(gòu)由什么組成”吧！

1. Zookeeper簡(jiǎn)介

1.1 Zookeeper是什么？

Zookeeper 是一個(gè)分布式協(xié)調(diào)服務(wù)的開(kāi)源框架。 主要用來(lái)解決分布式集群中應(yīng)用系統(tǒng)的一致性問(wèn)題，
例如怎樣避免同時(shí)操作同一數(shù)據(jù)造成臟讀的問(wèn)題。分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存在一致性的問(wèn)題??！
* ZooKeeper 本質(zhì)上是一個(gè)分布式的小文件存儲(chǔ)系統(tǒng)。 提供基于類似于文件系統(tǒng)的目錄樹(shù)方式的數(shù)
據(jù)存儲(chǔ)，并且可以對(duì)樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效管理。
* ZooKeeper 提供給客戶端監(jiān)控存儲(chǔ)在zk內(nèi)部數(shù)據(jù)的功能，從而可以達(dá)到基于數(shù)據(jù)的集群管理。 諸
如： 統(tǒng)一命名服務(wù)(dubbo)、分布式配置管理(solr的配置集中管理)、分布式消息隊(duì)列
（sub/pub）、分布式鎖、分布式協(xié)調(diào)等功能。

1.2 zookeeper的架構(gòu)組成

Leader

• Zookeeper 集群工作的核心角色

• 集群內(nèi)部各個(gè)服務(wù)器的調(diào)度者。

• 事務(wù)請(qǐng)求（寫(xiě)操作） 的唯一調(diào)度和處理者，保證集群事務(wù)處理的順序性；對(duì)于 create， setData， delete 等有寫(xiě)操作的請(qǐng)求，則需要統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā)給leader 處理， leader 需要決定編號(hào)、執(zhí) 行操作，這個(gè)過(guò)程稱為一個(gè)事務(wù)。

Follower

• 處理客戶端非事務(wù)（讀操作） 請(qǐng)求，

• 轉(zhuǎn)發(fā)事務(wù)請(qǐng)求給 Leader；

• 參與集群 Leader 選舉投票 2n-1臺(tái)可以做集群投票。 此外，針對(duì)訪問(wèn)量比較大的 zookeeper 集群， 還可新增觀察者角色。

Observer

• 觀察者角色，觀察 Zookeeper 集群的最新?tīng)顟B(tài)變化并將這些狀態(tài)同步過(guò)來(lái)，其對(duì)于非事務(wù)請(qǐng)求可 以進(jìn)行獨(dú)立處理，對(duì)于事務(wù)請(qǐng)求，則會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)給 Leader服務(wù)器進(jìn)行處理。

• 不會(huì)參與任何形式的投票只提供非事務(wù)服務(wù)，通常用于在不影響集群事務(wù)處理能力的前提下提升集 群的非事務(wù)處理能力。增加了集群增加并發(fā)的讀請(qǐng)求。

ZK也是Master/slave架構(gòu)，但是與之前不同的是zk集群中的Leader不是指定而來(lái)，而是通過(guò)選舉產(chǎn) 生。

1.3 Zookeeper 特點(diǎn)

1. Zookeeper：一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者（leader:老大），多個(gè)跟隨者（follower:小弟）組成的集群。
2. Leader負(fù)責(zé)進(jìn)行投票的發(fā)起和決議，更新系統(tǒng)狀態(tài)(內(nèi)部原理) 
3. Follower用于接收客戶請(qǐng)求并向客戶端返回結(jié)果，在選舉Leader過(guò)程中參與投票
4. 集群中只要有半數(shù)以上節(jié)點(diǎn)存活，Zookeeper集群就能正常服務(wù)。
5. 全局?jǐn)?shù)據(jù)一致：每個(gè)server保存一份相同的數(shù)據(jù)副本，Client無(wú)論連接到哪個(gè)server，數(shù)據(jù)都是一
致的。
6. 更新請(qǐng)求順序進(jìn)行(內(nèi)部原理) 
7. 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。

2. Zookeeper環(huán)境搭建

2.1 Zookeeper的搭建方式

Zookeeper安裝方式有三種，單機(jī)模式和集群模式以及偽集群模式。
■ 單機(jī)模式：Zookeeper只運(yùn)行在一臺(tái)服務(wù)器上，適合測(cè)試環(huán)境；
■ 偽集群模式：就是在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)Zookeeper 實(shí)例；
■ 集群模式：Zookeeper運(yùn)行于一個(gè)集群上，適合生產(chǎn)環(huán)境，這個(gè)計(jì)算機(jī)集群被稱為一個(gè)“集合體”

2.2 Zookeeper集群搭建

下載

• 首先我們下載穩(wěn)定版本的zookeeper http://zookeeper.apache.org/releases.html

上傳

下載完成后，將zookeeper壓縮包 zookeeper-3.4.14.tar.gz上傳到linux系統(tǒng)/opt/lagou/software

解壓 壓縮包

tar -zxvf zookeeper-3.4.14.tar.gz -C ../servers/

修改配置文件創(chuàng)建data與log目錄

#創(chuàng)建zk存儲(chǔ)數(shù)據(jù)目錄 
mkdir -p /opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/data
#創(chuàng)建zk日志文件目錄
mkdir -p /opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/data/logs
#修改zk配置文件 cd /opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/conf 
#文件改名 mv zoo_sample.cfg zoo.cfg vim zoo.cfg 
#更新datadir dataDir=/opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/data 
#增加logdir dataLogDir=/opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/data/logs 
#增加集群配置
##server.服務(wù)器ID=服務(wù)器IP地址：服務(wù)器之間通信端口：服務(wù)器之間投票選舉端口 
server.1=linux121:2888:3888
server.2=linux122:2888:3888 
server.3=linux123:2888:3888 
#打開(kāi)注釋
#ZK提供了自動(dòng)清理事務(wù)日志和快照文件的功能，這個(gè)參數(shù)指定了清理頻率，單位是小時(shí) 
autopurge.purgeInterval=1

添加myid配置

1. 在zookeeper的 data 目錄下創(chuàng)建一個(gè) myid 文件，內(nèi)容為1，這個(gè)文件就是記錄每個(gè)服務(wù)器的ID

cd /opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/data 
echo 1 > myid

安裝包分發(fā)并修改myid的值

rsync-script /opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14

修改myid值 linux122

echo 2 >/opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/data/myid

修改myid值 linux123

echo 3 >/opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/data/myid

依次啟動(dòng)三個(gè)zk實(shí)例

• 啟動(dòng)命令（三個(gè)節(jié)點(diǎn)都要執(zhí)行）

/opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/bin/zkServer.sh start

• 查看zk啟動(dòng)情況

/opt/lagou/servers/zookeeper-3.4.14/bin/zkServer.sh status

• 集群?jiǎn)?dòng)停止腳本

vim zk.sh 

#!/bin/sh
echo "start zookeeper server..." 
if(($#==0));then 
echo "no params";
exit; 
fi
hosts="linux121 linux122 linux123" 
for host in $hosts 
do
ssh $host "source /etc/profile; /opt/lagou/servers/zookeeper- 3.4.14/bin/zkServer.sh $1" 
done

3. Zookeeper數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與監(jiān)聽(tīng)機(jī)制

• ZooKeeper數(shù)據(jù)模型Znode

在ZooKeeper中，數(shù)據(jù)信息被保存在一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上，這些節(jié)點(diǎn)被稱為znode。ZNode 是
Zookeeper 中最小數(shù)據(jù)單位，在 ZNode 下面又可以再掛 ZNode，這樣一層層下去就形成了一個(gè)層次化
命名空間 ZNode 樹(shù)，我們稱為 ZNode Tree，它采用了類似文件系統(tǒng)的層級(jí)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理。見(jiàn)下圖
示例：

在 Zookeeper 中，每一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè) ZNode，上圖根目錄下有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是：app1 和
app2，其中 app1 下面又有三個(gè)子節(jié)點(diǎn),所有ZNode按層次化進(jìn)行組織，形成這么一顆樹(shù)，ZNode的節(jié)
點(diǎn)路徑標(biāo)識(shí)方式和Unix文件系統(tǒng)路徑非常相似，都是由一系列使用斜杠（/）進(jìn)行分割的路徑表示，開(kāi)
發(fā)人員可以向這個(gè)節(jié)點(diǎn)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，也可以在這個(gè)節(jié)點(diǎn)下面創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)。

3.1 ZNode 的類型

剛剛已經(jīng)了解到，Zookeeper的znode tree是由一系列數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)組成的，那接下來(lái)，我們就對(duì)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)
做詳細(xì)講解
Zookeeper 節(jié)點(diǎn)類型可以分為三大類：
持久性節(jié)點(diǎn)（Persistent）
臨時(shí)性節(jié)點(diǎn)（Ephemeral）
順序性節(jié)點(diǎn)（Sequential）
在開(kāi)發(fā)中在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的時(shí)候通過(guò)組合可以生成以下四種節(jié)點(diǎn)類型：持久節(jié)點(diǎn)、持久順序節(jié)點(diǎn)、臨時(shí)節(jié)
點(diǎn)、臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)。不同類型的節(jié)點(diǎn)則會(huì)有不同的生命周期
* 持久節(jié)點(diǎn)：是Zookeeper中最常見(jiàn)的一種節(jié)點(diǎn)類型，所謂持久節(jié)點(diǎn)，就是指節(jié)點(diǎn)被創(chuàng)建后會(huì)一直存在服務(wù)器，直到刪除操作主動(dòng)清除
* 持久順序節(jié)點(diǎn)：就是有順序的持久節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)特性和持久節(jié)點(diǎn)是一樣的，只是額外特性表現(xiàn)在順序上。
順序特性實(shí)質(zhì)是在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，會(huì)在節(jié)點(diǎn)名后面加上一個(gè)數(shù)字后綴，來(lái)表示其順序。
* 臨時(shí)節(jié)點(diǎn)：就是會(huì)被自動(dòng)清理掉的節(jié)點(diǎn)，它的生命周期和客戶端會(huì)話綁在一起，客戶端會(huì)話結(jié)束，節(jié)點(diǎn)
會(huì)被刪除掉。與持久性節(jié)點(diǎn)不同的是，臨時(shí)節(jié)點(diǎn)不能創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)。
* 臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)：就是有順序的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，和持久順序節(jié)點(diǎn)相同，在其創(chuàng)建的時(shí)候會(huì)在名字后面加上數(shù)字后綴。

* 事務(wù)ID

首先，先了解，事務(wù)是對(duì)物理和抽象的應(yīng)用狀態(tài)上的操作集合。往往在現(xiàn)在的概念中，狹義上的事務(wù)通
常指的是數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)，一般包含了一系列對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)有序的讀寫(xiě)操作，這些數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)具有所謂的ACID特
性，即原子性（Atomic）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）和持久性（Durability）。

而在ZooKeeper中，事務(wù)是指能夠改變ZooKeeper服務(wù)器狀態(tài)的操作，我們也稱之為事務(wù)操作或更新
操作，一般包括數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建與刪除、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容更新等操作。對(duì)于每一個(gè)事務(wù)請(qǐng)求，ZooKeeper都
會(huì)為其分配一個(gè)全局唯一的事務(wù)ID，用 ZXID 來(lái)表示，通常是一個(gè) 64 位的數(shù)字。每一個(gè) ZXID 對(duì)應(yīng)一次
更新操作，從這些ZXID中可以間接地識(shí)別出ZooKeeper處理這些更新操作請(qǐng)求的全局順序
zk中的事務(wù)指的是對(duì)zk服務(wù)器狀態(tài)改變的操作(create,update data,更新字節(jié)點(diǎn))；zk對(duì)這些事務(wù)操作都
會(huì)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)是自增長(zhǎng)的被稱為ZXID。

3.2 ZNode 的狀態(tài)信息

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] get /zookeeper 
cZxid = 0x0 
ctime = Wed Dec 31 19:00:00 EST 1969 
mZxid = 0x0 
mtime = Wed Dec 31 19:00:00 EST 1969 
pZxid = 0x0 
cversion = -1
dataVersion = 0 
aclVersion = 0 
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0 
numChildren = 1

整個(gè) ZNode 節(jié)點(diǎn)內(nèi)容包括兩部分：節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)容和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)內(nèi)容是空，其他的屬于狀態(tài)信 息。那么這些狀態(tài)信息都有什么含義呢？

cZxid 就是 Create ZXID，表示節(jié)點(diǎn)被創(chuàng)建時(shí)的事務(wù)ID。
ctime 就是 Create Time，表示節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建時(shí)間。 
mZxid 就是 Modified ZXID，表示節(jié)點(diǎn)最后一次被修改時(shí)的事務(wù)ID。 
mtime 就是 Modified Time，表示節(jié)點(diǎn)最后一次被修改的時(shí)間。 
pZxid 表示該節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)列表最后一次被修改時(shí)的事務(wù) ID。只有子節(jié)點(diǎn)列表變更才會(huì)更新 pZxid，子 節(jié)點(diǎn)內(nèi)容變更不會(huì)更新。 
cversion 表示子節(jié)點(diǎn)的版本號(hào)。 
dataVersion 表示內(nèi)容版本號(hào)。 
aclVersion 標(biāo)識(shí)acl版本
ephemeralOwner 表示創(chuàng)建該臨時(shí)節(jié)點(diǎn)時(shí)的會(huì)話 sessionID，如果是持久性節(jié)點(diǎn)那么值為 0 
dataLength 表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
numChildren 表示直系子節(jié)點(diǎn)數(shù)。

3.3 Watcher 機(jī)制

Zookeeper使用Watcher機(jī)制實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)的發(fā)布/訂閱功能

一個(gè)典型的發(fā)布/訂閱模型系統(tǒng)定義了一種 一對(duì)多的訂閱關(guān)系，能夠讓多個(gè)訂閱者同時(shí)監(jiān)聽(tīng)某一個(gè)主題 對(duì)象，當(dāng)這個(gè)主題對(duì)象自身狀態(tài)變化時(shí)，會(huì)通知所有訂閱者，使它們能夠做出相應(yīng)的處理。

在 ZooKeeper 中，引入了 Watcher 機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)這種分布式的通知功能。ZooKeeper 允許客戶端向服 務(wù)端注冊(cè)一個(gè) Watcher 監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)服務(wù)端的一些指定事件觸發(fā)了這個(gè) Watcher，那么Zk就會(huì)向指定客戶 端發(fā)送一個(gè)事件通知來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式的通知功能。

整個(gè)Watcher注冊(cè)與通知過(guò)程如圖所示。 Zookeeper的Watcher機(jī)制主要包括客戶端線程、客戶端WatcherManager、Zookeeper服務(wù)器三部分。

具體工作流程為：

• 客戶端在向Zookeeper服務(wù)器注冊(cè)的同時(shí)，會(huì)將Watcher對(duì)象存儲(chǔ)在客戶端的WatcherManager當(dāng) 中

• 當(dāng)Zookeeper服務(wù)器觸發(fā)Watcher事件后，會(huì)向客戶端發(fā)送通知

• 客戶端線程從WatcherManager中取出對(duì)應(yīng)的Watcher對(duì)象來(lái)執(zhí)行回調(diào)邏輯

4. Zookeeper的基本使用

4.1 ZooKeeper命令行操作

現(xiàn)在已經(jīng)搭建起了一個(gè)能夠正常運(yùn)行的zookeeper服務(wù)了，所以接下來(lái)，就是來(lái)借助客戶端來(lái)對(duì) zookeeper的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作

首先，進(jìn)入到zookeeper的bin目錄之后

通過(guò)zkClient進(jìn)入zookeeper客戶端命令行

./zkcli.sh 連接本地的zookeeper服務(wù)器
./zkCli.sh -server ip:port(2181) 連接指定的服務(wù)器

連接成功之后，系統(tǒng)會(huì)輸出Zookeeper的相關(guān)環(huán)境及配置信息等信息。輸入help之后，屏幕會(huì)輸出可用 的Zookeeper命令，如下圖所示

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] help 
ZooKeeper -server host:port cmd args
	stat path [watch] 
	set path data [version] 
	ls path [watch] 
	delquota [-n|-b] path 
	ls2 path [watch] 
	setAcl path acl 
	setquota -n|-b val path 
	history 
	redo cmdno 
	printwatches on|off 
	delete path [version] 
	sync path 
	listquota path 
	rmr path 
	get path [watch] 
	create [-s] [-e] path data acl 
	addauth scheme auth 
	quit 
	getAcl path 
	close 
	connect host:port

感謝各位的閱讀，以上就是“ZooKeeper的架構(gòu)由什么組成”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)ZooKeeper的架構(gòu)由什么組成這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！