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zookeeper基本API操作和leader选举原理

2020年07月26日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

1.Zookeeper的启动

  1. zk服务器的启动，状态，停止
    zkServer.sh start | status | stop

  2. zk服务的进程: QuorumPeerMain

  3. zk客户端的启动:

    zkCli.sh 默认连接当前机器的zk服务

    zkCli.sh -server host:port 连接指定host的zk服务

  4. zk客户端的停止:
    quit

  5. zk客户端的进程: ZooKeeperMain

2. Zookeeper Znode类型:

2.1 持久节点: 客户端与zk服务断开连接后，持久节点不会被删除(除非手动删)
1) 普通持久节点
2) 带序号的持久节点(序号Zookeeper自己维护)

2.2 短暂节点: 客户端与zk服务断开连接后，短暂节点会自动删除
1) 普通短暂节点
2) 带序号的短暂节点(序号Zookeeper自己维护)

3. 监听器原理

  1. 创建Zk客户端对象时 会对应着创建两个线程，一个是connect线程，一个是listener线程.
  2. connect线程: 负责zk客户端与zk服务的通信，例如心跳等.
  3. listener线程: 负责监听的事情. 当zk客户端在zk服务中注册的监听事件发生后，zk服务会通知到
    listener线程，listener线程会调用内部的process方法做出应对.

4. Zookeeper 选举机制

4.1 ZAB协议: 基于消息传递且保证数据一致性的一种算法(协议)
4.2 ZAB协议的目标:
1) 没有的leader的情况选举leader
2) 有leader的情况，去尽可能保证数据一致.

4.3 半数机制: 整个zk集群中，只有有半数以上的机器存活，zk集群就能对外提供服务. 也就意味着在启动zk集群时，只要启动的机器数超过半数，leader也就能选举出来.

4.4 zk集群中的机器角色
1) leader: 领导者(只有一个)
2) follower: 跟随者(可有多个)

4.5 leader选举过程:

  1. 新的集群启动:

关注点: 集群中的每台机器中都没有存储任何数据(生来平等:zxid都一样)

选择过程: 有5台机器,分别给5台机器进行编号(myid)，例如: 1 2 3 4 5 ，
假设按照1 2 3 4 5 的顺序启动机器(且假设真正启动起来的顺序也是1 2 3 4 5 )

投票: 自私原则 ，墙头草随风倒.

启动server1: 第一票投给自己(1,zxid),此时，机器数没有达到半数,leader未选举

启动server2: 第一票投给自己(2,zxid),server2将(2,zxid)投给server1， server1将(1,zxid)投给server2，
server2比较自己的投票(2,zxid) 与 server1的投票(1,zxid)， 2 >1 , 则server2保持自己的投票
server1比较自己的投票(1,zxid) 与 server2的投票(2,zxid） 1 <2 , 技不如人，改变投票，server1改投(2,zxid), 因此最终server2有两票. 但是机器数没有达到半数，leader未选举

启动server3: 第一票投给自己(3,zxid)
server3接收到server1的(1,zxid), server2的(2,zxid) ,3 > 2 >1 ，server3保持自己的投票(3,zxid)
server2接收到server3的(3,zxid), serser1的(1,zxid) , 2 < 3 , 改变投票为(3,zxid)
server1接收到server3的(3,zxid), server2的(2,zxid) , 1 < 2< 3, 改变投票为(3,zxid)
因此最终server3有3票, 机器数也达到半数， server3当选为leader, server1 和 server2 为follower

启动server4: 因为集群已经有leader存在， server4注定就是follower
启动server5: 因为集群已经有leader存在， server5注定就是follower

  1. 集群工作中，leader故障后的选举:

当集群工作中，leader故障后，只要剩下的机器数大于半数， 集群能够正常工作，但是需要重新选举leader。
选举的过程还是进行投票, 因为集群是在工作中，因此每台机器的zxid有可能不同.
那么每次投出的票(myid,zxid) , 先比较zxid，再比较myid，因此集群中剩余的机器中zxid最大的当选为leader,
如果zxid都一样，理论情况下myid最大的当选leader.

zxid: 某种意义上，可以表示当前机器中存储的数据的完整度.

5. 写数据流程

  1. 客户端连接zk集群的任意一台机器，发送写请求
  2. 如果客户端连接的zk集群不是leader，则当前这台机器会将客户端的写请求转发给leader
  3. 当leader接收到写请求后， 会将当次的写操作构造成一个事务，对应一个zxid.
    然后将写的操作广播给每个follower
  4. 每个follower接收到写操作后，先将写操作存入队列中(FIFO的队列),并向leader反馈
  5. 当leader接收到集群中半数以上的follower的反馈，则代表的本次写操作可以正常进行,
    leader会再次广播给各个follower，让follower将写操作进行commit(真正写数据)
  6. 各个follower将写操作成功commit以后，再次向leader反馈.
  7. 当leader接收到集群中半数以上的follower的反馈 ，表示此次写操作成功.
  8. 由客户端所连接的zk集群的中机器 ，向客户端发送响应。说数据写成功。

6. Zk集群的搭建:

1). 安装zk
2). 在zk的安装目录下，创建zkData目录
3). 修改zoo.cfg文件:
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData
server.2=hadoop102:2888:3888
server.3=hadoop103:2888:3888
server.4=hadoop104:2888:3888
4). 在zkData下创建myid文件，指定当前机器的myid号
hadoop102 -->2
hadoop103 -->3
hadoop104 -->4

重点:

  1. 搭建Zookeeper集群
  2. 编写zk集群管理脚本 zk.sh
  3. 练习命令行操作
  4. 练习API操作
  5. 如何删除非空的Znode?
   public void deleteAll(String path , ZooKeeper zk) throws KeeperException, InterruptedException {
      List<String> children = zk.getChildren(path, false);
      if(children.size()==0){
          zk.delete(path,-1);
      }else {
          for (String child : children) {
              String cpath = path + "/" +child;
              deleteAll(cpath,zk);
          }
          deleteAll(path,zk);
      }
  }

 2) 思考Hadoop中 
    对于HDFS , 如何应对NameNode的故障?
    对于Yarn , 如何应对ResourceManager的故障?

本文地址：https://blog.csdn.net/qq_43206800/article/details/107574959

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