一、概述

Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式应用提供协调服务的Apache项目。

1.1 工作机制

Zookeeper从设计模式角度来理解：是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应，从而实现集群中类似Master/Slave管理模式。

1.2 特点

1. Zookeeper是由一个领导者（leader），多个跟随者（follower）组成的集群。Leader负责进行投票的发起和决议，更新系统状态；Follower用于接收客户请求并向客户端返回结果，在选举Leader过程中参与投票
2. 集群中只要有半数以上节点存活，Zookeeper集群就能正常服务。
3. 全局数据一致：每个server保存一份相同的数据副本，client无论连接到哪个server，数据都是一致的。
4. 更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行。
5. 数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。
6. 实时性，在一定时间范围内，client能读到最新数据。

1.3 数据结构

ZooKeeper数据模型的结构与Unix文件系统很类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称做一个ZNode。每一个ZNode默认能够存储1MB的数据，每个ZNode都可以通过其路径唯一标识。

1.4 应用场景

提供的服务包括：统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等。

①统一命名服务
在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别不同服务。

• 类似于域名与ip之间对应关系，ip不容易记住，而域名容易记住
• 通过名称来获取资源或服务的地址，提供者等信息
  
  ②统一配管理

分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题。一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Hadoop集群。对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上。

配置管理可交由ZooKeeper实现。可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode，各个节点监听这个Znode，一旦Znode中的数据被修改，ZooKeeper将通知各个节点。

③统一集群管理
分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的，可根据节点实时状态做出一些调整。

统一集群管理可交由ZooKeeper实现，可将节点信息写入ZooKeeper上的一个Znode，监听这个Znode可获取它的实时状态变化。

典型应用：HBase中Master状态监控与选举。

④服务器动态上下线

客户端能实时洞察到服务器上下线的变化

⑤软负载均衡
在Zookeeper中记录每台服务器的访问数，让访问数最少的服务器去处理最新的客户端请求

二、Zookeeper安装

2.1 本地模式安装部署

①前提：安装Jdk和下载zookeeper-3.4.10.tar.gz

②复制配置文件

[root@hadoop100 conf]$ cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

③修改dataDir

[root@hadoop100 conf]$ vim zoo.cfg
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
[root@hadoop100 zookeeper-3.4.10]$ mkdir zkData

④启动Zookeeper

[root@hadoop100 conf]$ bin/zkServer.sh start

⑤查看ZooKeeper启动状态

[root@hadoop100 conf]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: standalone

2.2 配置参数解读

Zookeeper中的配置文件zoo.cfg中参数含义解读如下：

1. tickTime =2000：通信心跳数，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒
   Zookeeper使用的基本时间，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，时间单位为毫秒。它用于心跳机制，并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)
2. initLimit =10：LF初始通信时限
   集群中的Follower跟随者服务器与Leader领导者服务器之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量），用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限
3. syncLimit =5：LF同步通信时限
   集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位，假如响应超过syncLimit * tickTime，Leader认为Follwer死掉，从服务器列表中删除Follwer
4. dataDir：数据文件目录+数据持久化路径
   主要用于保存Zookeeper中的数据
5. clientPort =2181：客户端连接端口
   监听客户端连接的端口

2.3 分布式安装部署

①在zkData目录下创建一个myid的文件

[root@hadoop100 zkData]$ vim myid
0

②分发该文件并修改值为1、2

[root@hadoop100 conf]$ xsync myid

③修改配置文件zoo.cfg并分发到其他服务器

[root@hadoop100 conf]$ vim zoo.cfg
#######################cluster##########################
server.0=hadoop100:2888:3888
server.1=hadoop101:2888:3888
server.2=hadoop102:2888:3888

配置参数说明server.A=B:C:D：

A：表示这个是第几号服务器，即配置的myid
B：服务器的地址
C：服务器Follower与集群中的Leader服务器交换信息的端口
D：执行选举时服务器相互通信的端口

④分别启动Zookeeper

[root@hadoop100 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[root@hadoop101 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[root@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start

⑤查看集群状态

[root@hadoop100 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
[root@hadoop101 zookeeper-3.4.10]$ bbin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader
[root@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower

三、客户端命令行操作

命令基本语法	功能描述
help	显示所有操作命令
ls path [watch]	使用ls命令来查看当前znode中所包含的内容
ls path [watch]	查看当前节点数据并能看到更新次数等数据
create	普通创建 -s 含有序列 -e 临时（重启或者超时消失）
get path [watch]	获得节点的值
set	设置节点的具体值
stat	查看节点状态
delete	删除节点
rmr	递归删除节点

①启动客户端

[root@hadoop100 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh

②显示所有操作命令

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] help

③查看当前znode中所包含的内容

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /
[zookeeper]

④查看当前节点详细数据

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] ls2 /
[zookeeper]
cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1

⑤创建普通节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /sanguo "history"
Created /sanguo

⑥获得节点的值

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] get /sanguo
history
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000003
mtime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 7
numChildren = 1

⑦修改节点数据值

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] set /sanguo "wuchenen"

⑧删除节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] delete /sanguo

⑨递归删除节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] rmr /sanguo

⑩查看节点状态

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] stat /sanguo
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000011
mtime = Wed Aug 29 00:21:23 CST 2018
pZxid = 0x100000014
cversion = 9
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 4
numChildren = 1

四、Java客户端操作

引入依赖：

<dependency>
	<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
	<artifactId>zookeeper</artifactId>
	<version>3.4.10</version>
</dependency>

初始化ZooKeeper对象：

public class ZKTest {

    private static String connectString = "192.168.192.100:2181";

    private static int sessionTimeout = 2000;

    private ZooKeeper zkClient = null;

    @Before
    public void init() throws IOException {
		zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, event -> {});
    }
}

创建子节点:

    @Test
    public void create() throws KeeperException, InterruptedException {
             zkClient.create("/jinguo", "simayu".getBytes(),
                ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
    }

查看子节点信息：

    @Test
    public void chlidren() throws KeeperException, InterruptedException {
        List<String> children = zkClient.getChildren("/", true);
        children.forEach(child -> System.out.println(child));
    }

判断Znode是否存在

@Test
public void exist() throws Exception {
	Stat stat = zkClient.exists("/eclipse", false);
	System.out.println(stat == null ? "not exist" : "exist");
}