目录
基本介绍
软件定义
服务请求
应用场景
数据模型
监听机制
集群角色
Leader（主节点、领导）
Follower（从节点、跟随者、下属）
Observer（从节点、观察者、下属）
集群选举
选举机制
选举算法
选举内容
选举步骤
集群安装
安装jdk环境
安装zookeeper集群
常用命令
基本介绍
软件定义
1、zookeeper是一个开源的分布式应用程序协调服务，本质上是一个分布式的小文件存储系统。
2、zookeeper以文件目录树的方式存储数据，数据都会加载到内存，其功能比较完善，能增删改查、能做消息队列、还能提供分布式锁、ACL权限管控、事务处理等，有点类似于一个内存数据库，可以为集群提供快速的响应服务。
3、zookeeper对树中的文件进行有效管理，通过维护、监控存储数据的状态变化，实现基于文件数据的集群管理。
服务请求
1、事务性请求：在zookeeper中的事务请求简单说就是 写操作，比如更新、新增、删除等影响数据的操作，需要保证操作在整个集群内的事务性，这些操作就是事务性请求。
2、非事务性请求：比如查询操作 这些不影响数据的操作，这些操做就是非事务性请求。
应用场景
1、统一的命名服务：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。
2、分布式配置中心：可将配置信息写入 zookeeper 上的一个 znode，然后客户端监听到配置变更后，会自动把相同的配置文件同步更新。
3、集群管理：通过zookeeper临时节点创建与自动删除来掌握服务节点的动态增减。Leader角色服务主机会将变更的节点信息通知到集群里的各个Follower角色主机，然后重新选举Leader。
4、分布式锁：分布式锁的场景主要也是用在分布式服务中，多节点中想要锁住共享资源，zookeeper是其中的一个选择，使用zookeeper实现分布式锁主要用了它的临时序列节点的机制。
5、发布/订阅：类似于消息队列,发布者把数据存在znode节点上，订阅者会读取这个数据。
数据模型
zookeeper 数据模型的结构与Linux文件系统很类似，都是树形的数据结构。zookeeper中每一个子目录项都是一个znode（目录节点），这些目录节点和我们普通的目录一样可以新建、删除、修改。四种类型znode包含：
1、持久化目录节点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只要不手动删除该节点，他将永远存在。
2、持久化顺序编号目录节点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是zookeeper给该节点名称进行顺序编号。
3、临时目录节点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除。
4、临时顺序编号目录节点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是zookeeper给该节点名称进行顺序编号。
监听机制
1、Watcher 监听：是 zookeeper 中非常重要的特性，基于zookeeper 上创建的节点，可以对这些节点绑定监听事件。比如可以监听节点数据变更、节点删除、子节点状态变更等事件，通过这个事件机制，可以实现：基于 zookeeper 实现分布式锁、集群管理等功能；
2、Watcher 特性：当数据发生变化的时候，zookeeper 会产生一个 watcher 事件，并且会发送到客户端。但是客户端只会收到一次通知。如果后续这个节点再次发生变化，那么之前设置 watcher 的客户端不会再次收到消息（watcher 是一次性的操作），可以通过循环监听去达到永久监听效果。
集群角色
Leader（主节点、领导）
Leader是整个ZK集群的核心，负责响应所有对Zookeeper状态变更的请求。它会将每个状态更新请求进行排序和编号，以便保证整个集群内部消息处理的FIFO（First Input First Output的缩写，先入先出队列）。
主要功能包含：
1、集群内部各服务器的调度者。
2、处理事务请求（CUD）和非事务请求。
PS：Leader是ZK中唯一一个有权对事务请求进行调度和处理的角色，能够保证集群事务处理的顺序。如果client发送事务请求到其他从节点server上，最终这个事务请求也会被从节点转发至Leader节点处理，由Leader决定该事务编号、执行的操作。
Follower（从节点、跟随者、下属）
主要功能包含：
1、处理client非事务请求，如果client发出的请求是事务请求，会转发给Leader。
2、参与集群对Leader选举投票（ZK中leader是通过投票选举出来的）。
3、参与事务请求 Proposal 的投票（leader发起的提案，要求follower投票，需要半数以上follower节点通过，leader才会commit数据）；
PS：在ZooKeeper的实现中，每一个事务请求都需要集群中过半机器投票认可才能被真正应用到ZooKeeper的内存数据库中去，这个投票与统计过程被称为“Proposal流程”。
Observer（从节点、观察者、下属）
1、Observer除了不参与Leader选举投票外，与Follower作用相同。
PS：通常用于在不影响集群事务处理能力的前提下，提升集群的非事务处理能力。简单来说，observer可以在不影响集群写（CUD）性能的情况下，提升集群读（R）性能，并且因为它不参与投票，所以他们不属于ZooKeeper集群的关键部位，即使他们failed，或者从集群中断开，也不会影响集群的可用性。
集群选举
选举机制
Leader选举是保证分布式数据一致性的关键所在。当Zookeeper集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，需要进入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（Leader挂掉了）
选举算法
LeaderElection
AuthFastLeaderElection
FastLeaderElection（最新默认）：采用 投票数大于半数则胜出 的逻辑
选举内容
在选举过程中，需要将投票信息发送给集群中的所有服务器，它包含如下内容：
sid（服务器ID）：在同一集群中，每一台服务器都有自己的myid，并且该id不能重复。该id编号越大，在选举算法中，该服务器的权重就越大（越容易成为leader）。
zxid（最新事务id）：初始值0，每一个服务器值发生变化，该值会递增。若该值越大，说明该服务器的数据越新，在选举算法中数据越新，其权重就越大。
epoch（逻辑时钟）：也叫投票次数，从0开始递增。同一轮投票过程中，各个机器的逻辑时钟值是相同的。每投完一次票，该值就会增加，然后与接收到的其他服务器返回的投票信息中的数据相对比。以此来判断其他机器的投票信息是否是最新的。（举个栗子：某台服务器在投票选举过程中，突然在某轮投票时因网络延迟，暂时挂掉了，投票未成功。那么该服务器逻辑时钟值肯定就会小于其他正常的服务器，也因此，该服务器的选举权重变小了。）
state（服务状态）：
Looking（选举状态）
Leading（领导者状态，表明当前server是leader）
Following（跟随者状态，表明当前server是Follower）
Observing（观察者状态、表明当前server是Observer）。
选举步骤
当系统启动或者leader崩溃后，就会开始leader的选举。
1、zxid越大，表示数据最新，会被优先选举成新的leader;
2、如果zxid都一样，此时选择myid最大的节点成为新的leader;
3、electionEpoch：逻辑时钟，用来判断多个投票是否在同一轮选举周期中，该值在服务端是一个自增序列，每次进入新一轮的投票后，都会对该值进行加1操作；
4、peerEpoch：被推举的Leader的epoch；
5、state：当前服务器的状态。
根据默认算法统计投票。每次投票后，服务器统计投票信息，如果有过半机器接收到相同的投票，那么leader产生，如果否，那么进行下一轮投票；
改变server状态。一旦确定了Leader，server会更新自己的状态为Following或者是Leading。选举结束。
PS：Zookeeper分布式模式安装，通常由 奇数 台servers组成。原因是保证Leader选举能够得到多数的支持。（基于Paxos算法的实现，在选举Leader时或者在Leader事务处理时，需要获取半数以上的投票才能执行）
PS：为什么坏一台Leader主机就影响业务？
一句话总结：在业务事务执行率高的情况下有轻微的影响。
原因是基于Paxos算法的实现，在选举Leader时或者在Leader事务处理时，需要获取半数以上的投票才能执行，所以任务提交有一个执行过程。在确保那些已经在 Leader 提交的事务最终会被所有服务器提交与确保丢弃那些只在 Leader 提出、复制，但没有提交的事务的情况下才对业务使用没有影响。
集群安装
安装jdk环境
#官网下载地址：
https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html
#解压：
tar -zxf jdk-8u181-linux-x64.tar.gz -C /opt/
#配置环境变量，在/etc/profile最后一行添加，也就是指定相应的文件的位置：
export JAVA_HOME=/opt/java/jdk1.8.0_181
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/lib
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JAVA_HOME/jre/bin:$PATH
安装zookeeper集群
#在官网下载软件包，执行以下命令:
wget https://mirror-hk.koddos.net/apache/zookeeper/zookeeper-3.5.9/apache-zookeeper-3.5.9-bin.tar.gz --no-check-certificate
#解压
tar -zxf apache-zookeeper-3.5.9-bin.tar.gz -C /opt/
mv apache-zookeeper-3.5.9-bin zookeeper
#创建数据存储目录
mkdir -p /opt/zookeeper/zkdata
#配置服务启动文件
cp /opt/zookeeper/zoo_sample.cfg /opt/zookeeper/zoo.cfg
vi /opt/zookeeper/zoo.cfg
# Client-Server通信心跳时间
# 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。tickTime以毫秒为单位。
tickTime=2000
# Leader-Follower初始通信时限
# 集群中的follower服务器(F)与leader服务器(L)之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）。
initLimit=10
# Leader-Follower同步通信时限
# 集群中的follower服务器与leader服务器之间请求和应答之间能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）
syncLimit=5
# 数据文件目录
# 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。
dataDir=/opt/zookeeper/zkdata
# 客户端连接端口
# 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。
clientPort=2181
# 对于一个客户端的连接数限制，默认是60，这在大部分时候是足够了。但是在我们实际使用中发现，在测试环境经常超过这个数，经过调查发现有的团队将几十个应用全部部署到一台机器上，以方便测试，于是这个数字就超过了。
# maxClientCnxns=60
# 服务器名称与地址：集群信息（server.服务器编号，服务器地址，集群内部通信端口，选举端口）这个配置项的书写格式比较特殊，规则如下：
# server.N=YYY:A:B
# server.1=192.168.3.180:2888:3888
# server.2=192.168.3.181:2888:3888
# server.3=192.168.3.182:2888:3888
# autopurge.snapRetainCount、autopurge.purgeInterval -- 客户端在与zookeeper交互过程中会产生非常多的日志，而且zookeeper也会将内存中的数据作为snapshot保存下来，这些数据是不会被自动删除的，这样磁盘中这样的数据就会越来越多。不过可以通过这两个参数来设置，让zookeeper自动删除数据。autopurge.purgeInterval就是设置多少小时清理一次。而autopurge.snapRetainCount是设置保留多少个snapshot，之前的则删除。
# autopurge.snapRetainCount=3
# autopurge.purgeInterval=1
#配置集群myid
echo "1" >/opt/zookeeper/zkdata/myid
#配置完毕后在将该zookeeper 文件夹拷贝到其它主机。然后再修改myid 就可以启动了。
常用命令
// 以下命令,都在 zookeeper目录 下执行
./bin/zkServer.sh start (启动zk服务器)
./bin/zkServer.sh status (查看zk服务器状态)
./bin/zkServer.sh stop (停止zk服务器)
./bin/zkServer.sh restart (重启zk服务器)
./bin/zkCli.sh -server 【ip:port】 (使用客户端连接服务端，如：./bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181。连接本机zk服务器)
// 以下命令,都在zk客户端执行
// 节点操作相关
create [-s] [-e] path data [acl] 创建节点
ls [-s] [-w] [-R] path 查询节点下的子节点列表
get [-s] [-w] path 获取目标节点的值以及属性
set [-s] [-v version] path data 更新节点数据
delete [-v version] path 删除目标节点(该目标节点不能有子节点)
deleteall path 删除目标节点以及目标节点的子节点
// 其他命令
客户端状态下 ctrl+c 退出客户端
quit (退出客户端)
help (查看客户端帮助命令)
setquota -n|-b val path 给节点添加限制
listquota path 列出目标节点的限制
delquota [-n|-b] path 删除目标节点的限制
history 列出最近十次的历史命令
redo cmdno 重新执行指定命令编号的历史命令（一般与history连接使用）
stat [-w] path 查询节点状态
getAcl [-s] path 查询节点ACL权限
addauth digest : 给上下文添加一个认真用户
setAcl [-s] [-v version] [-R] path auth::
auth模式设置节点ACL权限
setAcl [-s] [-v version] [-R] path digest:<用户>:<密文>:
digest模式设置节点ACL权限
#官网下载地址： https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html #解压： tar -zxf jdk-8u181-linux-x64.tar.gz -C /opt/ #配置环境变量，在/etc/profile最后一行添加，也就是指定相应的文件的位置： export JAVA_HOME=/opt/java/jdk1.8.0_181 export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/lib export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JAVA_HOME/jre/bin:$PATH
安装zookeeper集群
#在官网下载软件包，执行以下命令:
wget https://mirror-hk.koddos.net/apache/zookeeper/zookeeper-3.5.9/apache-zookeeper-3.5.9-bin.tar.gz --no-check-certificate
#解压
tar -zxf apache-zookeeper-3.5.9-bin.tar.gz -C /opt/
mv apache-zookeeper-3.5.9-bin zookeeper
#创建数据存储目录
mkdir -p /opt/zookeeper/zkdata
#配置服务启动文件
cp /opt/zookeeper/zoo_sample.cfg /opt/zookeeper/zoo.cfg
vi /opt/zookeeper/zoo.cfg
# Client-Server通信心跳时间
# 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。tickTime以毫秒为单位。
tickTime=2000
# Leader-Follower初始通信时限
# 集群中的follower服务器(F)与leader服务器(L)之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）。
initLimit=10
# Leader-Follower同步通信时限
# 集群中的follower服务器与leader服务器之间请求和应答之间能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）
syncLimit=5
# 数据文件目录
# 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。
dataDir=/opt/zookeeper/zkdata
# 客户端连接端口
# 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。
clientPort=2181
# 对于一个客户端的连接数限制，默认是60，这在大部分时候是足够了。但是在我们实际使用中发现，在测试环境经常超过这个数，经过调查发现有的团队将几十个应用全部部署到一台机器上，以方便测试，于是这个数字就超过了。
# maxClientCnxns=60
# 服务器名称与地址：集群信息（server.服务器编号，服务器地址，集群内部通信端口，选举端口）这个配置项的书写格式比较特殊，规则如下：
# server.N=YYY:A:B
# server.1=192.168.3.180:2888:3888
# server.2=192.168.3.181:2888:3888
# server.3=192.168.3.182:2888:3888
# autopurge.snapRetainCount、autopurge.purgeInterval -- 客户端在与zookeeper交互过程中会产生非常多的日志，而且zookeeper也会将内存中的数据作为snapshot保存下来，这些数据是不会被自动删除的，这样磁盘中这样的数据就会越来越多。不过可以通过这两个参数来设置，让zookeeper自动删除数据。autopurge.purgeInterval就是设置多少小时清理一次。而autopurge.snapRetainCount是设置保留多少个snapshot，之前的则删除。
# autopurge.snapRetainCount=3
# autopurge.purgeInterval=1
#配置集群myid
echo "1" >/opt/zookeeper/zkdata/myid
#配置完毕后在将该zookeeper 文件夹拷贝到其它主机。然后再修改myid 就可以启动了。
常用命令
// 以下命令,都在 zookeeper目录 下执行
./bin/zkServer.sh start (启动zk服务器)
./bin/zkServer.sh status (查看zk服务器状态)
./bin/zkServer.sh stop (停止zk服务器)
./bin/zkServer.sh restart (重启zk服务器)
./bin/zkCli.sh -server 【ip:port】 (使用客户端连接服务端，如：./bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181。连接本机zk服务器)
// 以下命令,都在zk客户端执行
// 节点操作相关
create [-s] [-e] path data [acl] 创建节点
ls [-s] [-w] [-R] path 查询节点下的子节点列表
get [-s] [-w] path 获取目标节点的值以及属性
set [-s] [-v version] path data 更新节点数据
delete [-v version] path 删除目标节点(该目标节点不能有子节点)
deleteall path 删除目标节点以及目标节点的子节点
// 其他命令
客户端状态下 ctrl+c 退出客户端
quit (退出客户端)
help (查看客户端帮助命令)
setquota -n|-b val path 给节点添加限制
listquota path 列出目标节点的限制
delquota [-n|-b] path 删除目标节点的限制
history 列出最近十次的历史命令
redo cmdno 重新执行指定命令编号的历史命令（一般与history连接使用）
stat [-w] path 查询节点状态
getAcl [-s] path 查询节点ACL权限
addauth digest : 给上下文添加一个认真用户
setAcl [-s] [-v version] [-R] path auth::
auth模式设置节点ACL权限
setAcl [-s] [-v version] [-R] path digest:<用户>:<密文>:
digest模式设置节点ACL权限
// 以下命令,都在 zookeeper目录 下执行 ./bin/zkServer.sh start (启动zk服务器) ./bin/zkServer.sh status (查看zk服务器状态) ./bin/zkServer.sh stop (停止zk服务器) ./bin/zkServer.sh restart (重启zk服务器) ./bin/zkCli.sh -server 【ip:port】 (使用客户端连接服务端，如：./bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181。连接本机zk服务器) // 以下命令,都在zk客户端执行 // 节点操作相关 create [-s] [-e] path data [acl] 创建节点 ls [-s] [-w] [-R] path 查询节点下的子节点列表 get [-s] [-w] path 获取目标节点的值以及属性 set [-s] [-v version] path data 更新节点数据 delete [-v version] path 删除目标节点(该目标节点不能有子节点) deleteall path 删除目标节点以及目标节点的子节点 // 其他命令 客户端状态下 ctrl+c 退出客户端 quit (退出客户端) help (查看客户端帮助命令) setquota -n|-b val path 给节点添加限制 listquota path 列出目标节点的限制 delquota [-n|-b] path 删除目标节点的限制 history 列出最近十次的历史命令 redo cmdno 重新执行指定命令编号的历史命令（一般与history连接使用） stat [-w] path 查询节点状态 getAcl [-s] path 查询节点ACL权限 addauth digest: 给上下文添加一个认真用户 setAcl [-s] [-v version] [-R] path auth: : auth模式设置节点ACL权限 setAcl [-s] [-v version] [-R] path digest:<用户>:<密文>: digest模式设置节点ACL权限
下一篇：中间件—分布式key-value存储etcd（二）
参考：
一文带你了解Zookeeper基本概念、集群搭建、使用方法
