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zookeeper集群搭建

单机环境下，jdk、zookeeper安装完毕，基于一台虚拟机，进行zookeeper伪集群搭建，zookeeper集群中包含3个节点，节点对外提供服务端口号分别为2181、2182、2183。

1.基于zookeeper-3.4.10复制三份zookeeper安装好的服务器文件，目录名称分别为zookeeper2181、zookeeper2182、zookeeper2183

cp -r zookeeper-3.4.10 zookeeper2181cp -r zookeeper-3.4.10 zookeeper2182cp -r zookeeper-3.4.10 zookeeper2183

2.修改zookeeper2181服务器对应配置文件

#服务器对应端口号clientPort=2181#数据快照文件所在路径dataDir=/opt/zookeeper2181/data#集群配置信息#server.A=B:C:D    #A：是一个数字，表示这个是服务器的编号    #B：是这个服务器的ip地址    #C：Zookeeper服务器之间的通信端口    #D：Leader选举的端口    server.1=172.16.114.135:2287:3387server.2=172.16.114.135:2288:3388server.3=172.16.114.135:2289:3389

3.在 上一步 dataDir 指定的目录下，创建 myid 文件，然后在该文件添加上一步server 配置的对应 A 数字。

#zookeeper2181对应的数字为1#/opt/zookeeper2181/data目录下执行命令echo "1" > myid

4.zookeeper2182、zookeeper2183参照步骤2/3进行相应配置

5.分别启动三台服务器，检验集群状态

启动命令：

./zkServer.sh start

登录命令：

./zkCli.sh -server 192.168.188.133:2181./zkCli.sh -server 192.168.188.133:2182./zkCli.sh -server 192.168.188.133:2183

测试，在2181端口，创建一个节点，看2182，2183是否能获取到该节点，如果能获取到，则说明zookeeper集群搭建成功。

2181端口：

2182端口： 2183端口：

可以发现，zookeeper集群已经搭建成功。

一致性协议：zab协议

zab协议 的全称是 Zookeeper Atomic Broadcast （zookeeper原子广播）。zookeeper 是通过 zab协议来保证分布式事务的最终一致性。

基于zab协议，zookeeper集群中的角色主要有以下三类，如下表所示：

zab广播模式工作原理，通过类似两阶段提交协议的方式解决数据一致性：

• leader从客户端收到一个写请求
• leader生成一个新的事务并为这个事务生成一个唯一的ZXID
• leader将这个事务提议(propose)发送给所有的follows节点
• follower节点将收到的事务请求加入到历史队列(history queue)中,并发送ack给leader
• 当leader收到大多数follower（半数以上节点）的ack消息，leader会发送commit请求
• 当follower收到commit请求时，从历史队列中将事务请求commit

在我们搭建的环境中，2182是作为领导者节点存在的(leader)，2181和2183节点是作为跟随着节点存在的(follower)。如下图所示:

比如说，我们在2181服务中写数据，2181会发送一个请求给2182，2182会根据上面6个步骤，将数据写入集群中。

zookeeper的leader选举

服务器状态

looking：寻找leader状态。当服务器处于该状态时，它会认为当前集群中没有leader，因此需要进入leader选举状态。

leading： 领导者状态。表明当前服务器角色是leader。

following： 跟随者状态。表明当前服务器角色是follower。

observing：观察者状态。表明当前服务器角色是observer。

服务器启动时期的leader选举

在集群初始化阶段，当有一台服务器server1启动时，其单独无法进行和完成leader选举，当第二台服务器server2启动时，此时两台机器可以相互通信，每台机器都试图找到leader，于是进入leader选举过程。选举过程如下:

1. 每个server发出一个投票。由于是初始情况，server1和server2都会将自己作为leader服务器来进行投票，每次投票会包含所推举的服务器的myid和zxid，使用(myid,zxid)来表示，此时server1的投票为(1, 0)，server2的投票为(2, 0)，然后各自将这个投票发给集群中其他机器。
2. 集群中的每台服务器接收来自集群中各个服务器的投票。
3. 处理投票。针对每一个投票，服务器都需要将别人的投票和自己的投票进行pk，pk规则如下：
   • 优先检查zxid。zxid比较大的服务器优先作为leader。
   • 如果zxid相同，那么就比较myid。myid较大的服务器作为leader服务器。

对于Server1而言，它的投票是(1, 0)，接收Server2的投票为(2, 0)，首先会比较两者的zxid，均为0，再比较myid，此时server2的myid最大，于是更新自己的投票为(2, 0)，然后重新投票，对于server2而言，其无须更新自己的投票，只是再次向集群中所有机器发出上一次投票信息即可。

4. 统计投票。每次投票后，服务器都会统计投票信息，判断是否已经有过半机器接受到相同的投票信息，对于server1、server2而言，都统计出集群中已经有两台机器接受了(2, 0)的投票信息，此时便认为已经选出了leader

5. 改变服务器状态。一旦确定了leader，每个服务器就会更新自己的状态，如果是follower，那么就变更为following，如果是leader，就变更为leading。

服务器运行时期的Leader选举

在zookeeper运行期间，leader与非leader服务器各司其职，即便当有非leader服务器宕机或新加入，此时也不会影响leader，但是一旦leader服务器挂了，那么整个集群将暂停对外服务，进入新一轮leader选举，其过程和启动时期的Leader选举过程基本一致。

​  假设正在运行的有server1、server2、server3三台服务器，当前leader是server2，若某一时刻leader挂了，此时便开始Leader选举。选举过程如下:

1. 变更状态。leader挂后，余下的服务器都会将自己的服务器状态变更为looking，然后开始进入leader选举过程。
2. 每个server会发出一个投票。在运行期间，每个服务器上的zxid可能不同，此时假定server1的zxid为122，server3的zxid为122，在第一轮投票中，server1和server3都会投自己，产生投票(1,122)，(3, 122)，然后各自将投票发送给集群中所有机器。
3. 接收来自各个服务器的投票。与启动时过程相同
4. 处理投票。与启动时过程相同，此时，server3将会成为leader。
5. 统计投票。与启动时过程相同。
6. 改变服务器的状态。与启动时过程相同。

observer角色及其配置

observer角色特点:

• 不参与集群的leader选举
• 不参与集群中写数据时的ack反馈

除了这种简单的区别之外，观察者的功能与跟随者的功能完全相同-客户端可以连接到观察者，并向其发送读写请求。观察者像追随者一样将这些请求转发给领导者，但是他们只是等待听取投票结果。因此，我们可以在不影响投票效果的情况下尽可能增加观察员的数量。

观察者还有其他优点。因为他们不投票，所以它们不是ZooKeeper选举中的关键部分。因此，它们可以在不损害ZooKeeper服务可用性的情况下发生故障或与群集断开连接。给用户带来的好处是，观察者可以通过比跟随者更不可靠的网络链接进行连接。实际上，观察者可用于与另一个数据中心的ZooKeeper服务器进行对话。观察者的客户端将看到快速读取，因为所有读取均在本地提供，并且由于缺少表决协议而需要的消息数量较小，因此写入会导致网络流量最小。

为了使用observer角色，在任何想变成observer角色的配置文件中加入如下配置：

peerType=observer

​  并在所有server的配置文件中，配置成observer模式的server的那行配置追加:observer，例如：

server.3=172.16.114.135:2289:3389:observer

zookeeperAPI连接集群

ZooKeeper(String connectionString, int sessionTimeout, Watcher watcher)

• connectionString - zooKeeper集合主机。
• sessionTimeout - 会话超时（以毫秒为单位）。
• watcher - 实现“监视器”界面的对象。ZooKeeper集合通过监视器对象返回连接状态。

代码如下:

public class ZookeeperConnection {
       public static void main(String[] args) {
           try {
               //计数器对象            CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);            //参数1：服务器的ip和端口            //参数2：客户端与服务器之间的会话超时时间，以毫秒为单位的            //参数3：监视器对象            //Zookeeper对象是以异步的方式创建的            ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper("172.16.114.135:2181,172.16.114.135:2182,172.16.114.135:2183", 5000, new Watcher() {
                   @Override                public void process(WatchedEvent event) {
                       if(event.getState() == Event.KeeperState.SyncConnected){
                           //说明客户端与服务端连接对象创建成功了                        System.out.println("连接创建成功");                        //通知计数器对象不要再阻塞主线程了，可以继续往下执行了。                        countDownLatch.countDown();                    }                }            });            //主线程阻塞等待连接对象的创建成功            countDownLatch.await();            //打印客户端和服务器的会话ID            System.out.println(zooKeeper.getSessionId());            //释放资源            zooKeeper.close();        }catch (Exception e){
               e.printStackTrace();        }    }}

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