Zookeeper

• 分布式应用的协调服务

设计目标

简单

• zk允许分布式进程通过共享命名空间相互协调
• 共享命名空间类似标准的文件系统
• 命名空间有数据寄存器组成（zk称作znodes），设计用于存储
• zk的数据存放在内存中，所以可以做到高吞吐量和低延迟

可复制

• zookeeper可悲复制到一组主机上作为一个整体，zk服务彼此之间知道各位的存在，共同维护了一个内存镜像，连同事务日志和快照集一起持久化存储。只要大多数服务可用，则zk服务可用
• zk客户端仅连接一个单独的zk服务端，如果断了将会连接其他服务端

有序

• zk为每个更新标记了序号，它反应了zk事务的顺序。并发操作可利用这个序号。

快速

• 读非常快
• 理想读写比 10 ：1

数据模型与分层命名空间

节点与临时节点

• zk命名空间中每个节点都存有与子节点相关的数据
• 命名空间中znodes存储的数据是被原子性读写的，读获取znode相关全部数据，写操作覆盖全部数据
• 每个节点都有一个访问控制列表（ACL：Access Control List）来限制什么人干什么事
• 临时节点：存在时间和会话一致，会话创建时znode生效，会话结束znode被删除

znodes的数据结构

• 数据变更的版本号
• ACL变更
• 时间戳

有条件更新和监视

• zk支持watches的概念，客户端可设置一个watch
• znode改变是会触发或删除watch
• 当watch被触发时，客户端会受到一个说znode已改变的包
• 如果客户端和zk服务器之间的连接中断，客户端或收到一个本地通知

保障

zk设计上提供的一套保障

• Sequential Consistency（顺序一致性） - 按照客户端的发送顺序进行更新。
• Atomicity（原子性）- 更新或成功或失败。不会有中间态的部分结果。
• Single System Image（单一系统镜像） - 无论客户端或服务器，连接到服务端后都能看到同样的视图。
• Reliability（可靠性） - 一旦应用一个更新，它将留存到客户端覆盖本次更新为止。
• Timeliness（时效性） - 在一段时间内保证系统的客户端视图是最新的。

简单的API

zk设计上仅支持以下操作，确保简单性

• _ create _ ：在树的某个位置创建一个节点
• _ delete _ ：删除一个节点
• _ exists _ ：测试某个位置的节点是否存在
• _ get data _ ：从节点中获取数据
• _ set data _ ：将数据写入节点中
• _ get children _ ：获取子节点的列表
• _ sync _ ：等待数据同步

实现

zookeeper组件

• 请求处理器
  • 除了请求处理器，构成zookeeper服务的每个服务端的副本集都拷贝自它的每个组件
• 副本集数据库
  • 一个内存数据库，包含了整个数据树
  • 更新日志序列化后记录在磁盘用来恢复数据
• 原子性广播协议（ZAB）

安装

单机版

• 解压安装包
• 编辑zoo.cfg
• 启动服务端
• 客户端连接验证

集群版

• 通单机版，额外多配置几个参数

zoo.cfg配置参数

• tickTime：这个时间是作为 Zookeeper 服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔，也就是每个 tickTime 时间就会发送一个心跳。
• initLimit：这个配置项是用来配置 Zookeeper 接受客户端（这里所说的客户端不是用户连接 Zookeeper 服务器的客户端，而是 Zookeeper 服务器集群中连接到 Leader 的 Follower 服务器）初始化连接时最长能忍受多少个心跳时间间隔数。当已经超过 10个心跳的时间（也就是 tickTime）长度后 Zookeeper 服务器还没有收到客户端的返回信息，那么表明这个客户端连接失败。总的时间长度就是 10*2000=20 秒
• syncLimit：这个配置项标识 Leader 与 Follower 之间发送消息，请求和应答时间长度，最长不能超过多少个 tickTime 的时间长度，总的时间长度就是 52000=10秒
• dataDir：顾名思义就是 Zookeeper 保存数据的目录，默认情况下，Zookeeper 将写数据的日志文件也保存在这个目录里。
• clientPort：这个端口就是客户端连接 Zookeeper 服务器的端口，Zookeeper 会监听这个端口，接受客户端的访问请求。
• server.A=B：C：D：其中 A 是一个数字，表示这个是第几号服务器；B 是这个服务器的 ip 地址；C 表示的是这个服务器与集群中的 Leader 服务器交换信息的端口；D 表示的是万一集群中的 Leader 服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举，选出一个新的 Leader，而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。如果是伪集群的配置方式，由于 B 都是一样，所以不同的 Zookeeper 实例通信端口号不能一样，所以要给它们分配不同的端口号。

命令

• 启动服务端：bin/zkServer.sh start
• 启动客户端连接：bin/zkCli.sh -server IP:PORT