1.Zookeeper 概述
1.1 Zookeeper定义
Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式框架提供协调服务的Apache项目。
1.2 Zookeeper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。
也就是说 Zookeeper = 文件系统 + 通知机制。
1.3 Zookeeper特点
（1）Zookeeper：一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群。
（2）Zookeepe集群中只要有半数以上节点存活，Zookeeper集群就能正常服务。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。
（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）更新请求顺序执行，来自同一个Client的更新请求按其发送顺序依次执行，即先进先出。
（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。
1.4 Zookeeper 数据结构
ZooKeeper数据模型的结构与Linux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。
1.5 Zookeeper 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。
1.5.1 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。例如：IP不容易记住，而域名容易记住。
1.5.2 统一配置管理
（1）分布式环境下，配置文件同步非常常见。一般要求一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Kafka集群。对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上。
（2）配置管理可交由ZooKeeper实现。可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode。各个客户端服务器监听这个Znode。一旦 Znode中的数据被修改，ZooKeeper将通知各个客户端服务器。
1.5.3 统一集群管理
（1）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。
（2）ZooKeeper可以实现实时监控节点状态变化。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。
1.5.4 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。
1.5.5 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。
1.6 Zookeeper 选举机制
1.6.1 第一次启动选举机制
假设有5台服务器：
（1）服务器1启动，发起一次选举。服务器1投自己一票。此时服务器1票数一票，不够半数以上（3票），选举无法完成，服务器1状态保持为LOOKING；
（2）服务器2启动，再发起一次选举。服务器1和2分别投自己一票并交换选票信息：此时服务器1发现服务器2的myid比自己目前投票推举的（服务器1）大，更改选票为推举服务器2。此时服务器1票数0票，服务器2票数2票，没有半数以上结果，选举无法完成，服务器1，2状态保持LOOKING。
（3）服务器3启动，发起一次选举。此时服务器1和2都会更改选票为服务器3。此次投票结果：服务器1为0票，服务器2为0票，服务器3为3票。此时服务器3的票数已经超过半数，服务器3当选Leader。服务器1，2更改状态为FOLLOWING，服务器3更改状态为LEADING；
（4）服务器4启动，发起一次选举。此时服务器1，2，3已经不是LOOKING状态，不会更改选票信息。交换选票信息结果：服务器3为3票，服务器4为1票。此时服务器4服从多数，更改选票信息为服务器3，并更改状态为FOLLOWING；
（5）服务器5启动，和服务器4一样当小弟。
1.6.2 非第一次启动选举机制
1、当ZooKeeper 集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，就会开始进入Leader选举：
（1）服务器初始化启动。
（2）服务器运行期间无法和Leader保持连接。
2、而当一台机器进入Leader选举流程时，当前集群也可能会处于以下两种状态：
（1）集群中本来就已经存在一个Leader。
- 对于已经存在Leader的情况，机器试图去选举Leader时，会被告知当前服务器的Leader信息，对于该机器来说，仅仅需要和 Leader机器建立连接，并进行状态同步即可。
（2）集群中确实不存在Leader。
-
假设ZooKeeper由5台服务器组成，SID分别为1、2、3、4、5，ZXID分别为8、8、8、7、7，并且此时SID为3的服务器是Leader。某一时刻，3和5服务器出现故障，因此开始进行Leader选举。
-
选举Leader规则：
- EPOCH大的直接胜出
- EPOCH相同，事务id大的胜出
- 事务id相同，服务器id大的胜出
小贴士：
- SID：服务器ID。用来唯一标识一台ZooKeeper集群中的机器，每台机器不能重复，和myid一致。
- ZXID：事务ID。ZXID是一个事务ID，用来标识一次服务器状态的变更。在某一时刻，集群中的每台机器的ZXID值不一定完全一致，这和ZooKeeper服务器对于客户端“更新请求”的处理逻辑速度有关。
- Epoch：每个Leader任期的代号。没有Leader时同一轮投票过程中的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票这个数据就会增加。
2.部署Zookeeper集群
环境布置
选择三台服务器做zookeeper集群：
192.168.223.104、192.168.223.105、192.168.223.106
使用脚本部署
在sever1上写一个安装脚本，用与安装Zookeeper
#!/bin/bash
#部署Zookeeper集群，server1的安装脚本
##1.安装前准备
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
#安装 JDK 环境。如果服务器无法连接外网，需要先搭建本地yum仓库
yum install -y java-1.8.0-openjdk java-1.8.0-openjdk-devel
java -version
#zookeeper下载安装包
#官方下载地址：https://archive.apache.org/dist/zookeeper/
#wget命令是Linux系统用于从Web下载文件的命令行工具，服务器联通外网的情况下，可使用此种方法下载软件包。如果服务器无法连接外网，需要提前准备好软件包，放入/opt/目录下。
cd /opt/
wget https://archive.apache.org/dist/zookeeper/zookeeper-3.5.7/apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
##2.安装 Zookeeper。提前将zookeeper的安装包传到/opt/目录下。
cd /opt/
tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.7-bin.tar.gz
mv apache-zookeeper-3.5.7-bin /usr/local/zookeeper-3.5.7
##3.修改配置文件
cd /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
#修改第12行，指定保存Zookeeper中的数据的目录，目录需要单独创建
sed -i '12c dataDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/data' /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg
#在第12行下方添加内容，指定存放日志的目录，目录需要单独创建
sed -i '12a dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.5.7/logs' /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg
#36行，在配置文件中添加集群信息。集群节点通信时使用端口3188,选举leader时使用的端口3288。
echo "server.1=192.168.223.104:3188:3288
server.2=192.168.223.105:3188:3288
server.3=192.168.223.106:3188:3288" >> /usr/local/zookeeper-3.5.7/conf/zoo.cfg
#在每个节点上创建数据目录和日志目录
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/data
mkdir /usr/local/zookeeper-3.5.7/logs
#在每个节点的dataDir指定的目录下创建一个 myid 的文件，注意每个节点的myid不能相同
echo 1 > /usr/local/zookeeper-3.5.7/data/myid
##4.配置 Zookeeper 启动脚本，将zookeeper加入系统服务管理
cat
