ZooKeeper是Apache的一个顶尖项目，为分布式应用提供高效高可用的分布式协调服务，提供数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式等服务协调/通知、分布式锁等分布式基础服务。ZooKeeper由于使用方便、性能优异、稳定性好，被广泛应用于Hadoop、HBase、Kafka、Dubbo等大型分布式系统中。本文的目标读者是对ZooKeeper有一定了解的技术人员。将从ZooKeeper运行方式、集群组成、容灾和水平扩展四个方面逐步深入，最终构建一个高可用的ZooKeeper集群。1.运行模式Zookeeper有三种运行模式：单机模式、伪集群模式和集群模式。1.1单机模式这种模式一般适用于开发和测试环境。一方面，我们没有那么多的机器资源，另一方面，平时的开发调试对稳定性要求不高。要在Linux环境下运行单机模式，需要执行以下步骤：1.准备Java运行环境，安装Java1.6或更高版本的JDK，并配置Java相关的环境变量$JAVA_HOME。2、下载ZooKeeper安装包下载地址：http://zookeeper.apache.org/releases.html。选择最新的稳定版解压到指定目录，我们用$ZK_HOME来表示目录。3.配置zoo.cfg***使用ZooKeeper，需要将$ZK_HOME下的zoo_sample.cfg文件重命名为zoo.cfg，进行如下配置123456tickTime=2000##Zookeeper最小时间unit，单位毫秒（ms），默认值为3000dataDir=/var/lib/zookeeper##Zookeeper服务器存放快照文件的目录，必须配置Zookeeper服务器存储事务日志，默认为dataDirclientPort=2181##服务器的对外服务端口，一般设置为2181initLimit=5##Leader服务器等待Follower启动并完成数据同步的时间，默认值为10，表示10倍的tickTimesyncLimit=2##Leader服务器和Follower的区别心跳检测的最大延迟时间，默认值为5，表示5倍的tickTime4.启动service使用$ZK_HOME/bin目录下的zkServer.sh脚本来启动服务。1.2集群模式一个ZooKeeper集群通常由一组机器组成，一般3台以上的机器可以组成一个可用的ZooKeeper集群。组成ZooKeeper集群的每台机器都在内存中维护当前服务器状态，并且每台机器都保持相互通信。重要的一点是，只要集群中一半以上的机器能够正常工作，整个集群就可以正常对外服务。ZooKeeper的客户端程序会选择与集群中的任意一台服务器建立TCP连接，一旦客户端与服务器断开连接，客户端会自动连接到集群中的其他服务器。那么如何运行ZooKeeper集群模式呢？首先，如果我们有三台服务器，分别是IP1、IP2、IP3，我们需要执行以下步骤：1、准备Java运行环境（同上）2、下载ZooKeeper安装包（同上）3、配置zoo.cfg123456789tickTime=2000dataDir=/var/lib/zookeeperdataLogDir=/var/lib/logclientPort=2181initLimit=5syncLimit=2server.1=IP1:2888:3888服务器.2=IP2:2888:3888server.3=IP3:2888:3888可以看出集群模式相比单机模式多了server.id=host:port1:port2的配置。其中id称为ServerID，用于标识本机在集群中的序号（在每台机器的dataDir目录下创建一个myid文件，文件内容为本机对应的ServerID号）机器）。host为本机IP，port1用于指定Follower服务器与Leader服务器通信和数据同步的端口，port2用于Leader选举过程中的投票通信。4、创建myid文件在dataDir目录下创建一个名为myid的文件，在文件***行写入对应的ServerID。5.其他机器按照同样的步骤配置zoo.cfg和myid文件。6、启动服务1.3伪集群模式这是一种特殊的集群模式，即集群的所有服务器都部署在一台机器上。当你手头有更好的机器时，如果以单机模式部署，会造成资源浪费。在这种情况下，ZooKeeper允许您通过启动不同的端口在一台机器上启动多个ZooKeeper服务实例。这是为了对外提供服务，具有集群的特点。这种模式下，只需要修改zoo.cfg如下：123456789tickTime=2000dataDir=/var/lib/zookeeperdataLogDir=/var/lib/logclientPort=2181initLimit=5syncLimit=2server.1=IP1:2888:3888server.2=IP1:2889:3889server.3=IP1:2890:38902.集群组成要搭建一个高可用的ZooKeeper集群，首先需要确定集群的大小簇。关于ZooKeeper集群的服务器组成，相信很多了解ZooKeeper但没有深入了解的读者都曾或曾经有过这样的误解：为了让ZooKeeper集群能够成功选举出Leader，ZooKeeper集群中服务器的数量必须部署ZooKeeper集群。成奇数。这里需要说明的一点是，任何ZooKeeper服务器都可以正常部署和运行。那么，存在于这么多读者中的这种误解究竟是怎么回事呢？事实上，关于ZooKeeper集群服务器的数量，ZooKeeper官方确实给出了奇数的建议，但大多数ZooKeeper用户对这个建议的理解是有偏差的。在本书前面提到的“过半生存可用”特性中，我们了解到，如果一个ZooKeeper集群要对外提供可用服务，那么集群中必须有过半数的机器正常工作并且可以正常交流。.基于这个特性，如果要搭建一个可以让N台机器宕机的集群，需要部署一个由2*N+1台服务器组成的ZooKeeper集群。所以3台机器组成的ZooKeeper集群在1台机器挂掉后仍然可以正常工作，5台服务器组成的ZooKeeper集群在2台机器挂掉的时候可以进行容灾。注意，如果是6台服务器组成的ZooKeeper集群，只能挂掉2台机器，因为如果挂掉3台机器，剩下的机器无法达到一半以上。所以，从上面的解释中，我们其实可以看出，对于6台机器组成的ZooKeeper集群，和5台机器组成的ZooKeeper集群，在容灾上并没有明显的优势，反而多占用了一台服务器资源。出于这个原因，ZooKeeper集群通常设计为部署奇数个服务器。3、灾难恢复所谓灾难恢复，在IT行业中，通常指的是我们的计算机信息系统在遭受火灾、地震、停电、其他基础网络等毁灭性灾难时，仍能提供可用信息的一种。设备故障。服务能力。对于一些常见的应用，为了满足容灾标准，我们通常会选择部署在多台机器上组成一个集群，这样即使集群中的一台或几台机器出现故障，整个集群仍然可以对外提供可用的服务。对于一些核心应用，不仅需要使用多台机器搭建集群提供服务，还需要将集群中的机器分别部署在两个机房。这样，即使其中一个机房发生灾难，仍然可以提供可用的服务。以上说的都是应用层面的容灾方式，那么ZooKeeper等底层组件如何实现容灾呢？说到这里，可能很多读者会有疑问，既然ZooKeeper解决了单点问题，为什么还需要容灾呢？3.1单点问题单点问题是分布式环境中最常见、最经典的问题之一，在很多分布式系统中都存在这样的单点问题。具体来说，单点问题是指在分布式系统中，如果某个组件出现故障，整个系统的可用性会大大降低甚至瘫痪，那么我们就认为这个组件存在单点问题。ZooKeeper确实很好的解决了单点问题。我们了解到，基于“超过一半”的设计原则，在ZooKeeper运行过程中，集群中至少有一半以上的机器保存了最新的数据。因此，只要集群中一半以上的机器还能正常工作，整个集群就可以对外提供服务。3.2容灾解决了单点问题，要不要考虑容灾？答案是不。构建高可用集群时仍然需要考虑容灾问题。如前所述，如果集群中有一半以上的机器还在正常工作，集群就可以对外提供正常的服务。那么，如果整个机房发生灾难性的事故，此时显然就不是单点的问题了。在设计ZooKeeper的容灾方案的过程中，必须充分考虑“过半原则”。也就是说，无论发生什么情况，我们都必须保证ZooKeeper集群中一半以上的机器能够正常工作。因此，通常有以下两种部署场景。3.3.1双机房部署在设计容灾方案时，我们通常会从机房的角度来考虑问题。现实中很多公司的机房并不大，双机房部署是一种比较常见的方案。但遗憾的是，在目前版本的ZooKeeper中，并没有办法在双机房的情况下达到更好的容灾效果——因为无论哪个机房出现异常，都有可能导致ZooKeeper集群中可用的机器不能超过一半。当然，在有两个机房的场景下，通常一个机房就是主机房（一般来说，公司会花更多的钱去租一个稳定性更好，设备更可靠的机房，而这个机房就是主机房。其他机房便宜）。我们唯一能做的就是在主机房部署尽可能多的机器。比如一个由7台机器组成的ZooKeeper集群，通常4台机器部署在主机房，其余3台机器部署在另一个机房。3.3.2三机房部署由于两机房部署方式无法达到容灾效果，对于有条件的企业来说，选择三机房部署无疑是更好的选择。无论哪一个机房出现故障，剩下的两个机房的机器数量都超过了一半。如果我们有三个机房可以部署服务，这三个机房的网络条件都很好，那么我们可以在这三个机房部署几台机器，组成一个ZooKeeper集群。我们假设组成ZooKeeper集群的机器总数为N，三个机房部署的ZooKeeper服务器数量分别为N1、N2、N3。如果我们想让ZooKeeper集群有更好的容灾能力，我们可以根据下面的算法计算一个ZooKeeper集群的机器部署方案。1、计算N1如果ZooKeeper集群的服务器总数为N，则：1N1=(N-1)/2在Java中，“/”运算符会自动向下取整计算结果。例如，如果N=8，那么N1=3；如果N=7，那么N1也等于3。2.计算N2可选值的计算规则和N1很相似，只是N2的取值在一个取值范围内：1的取值范围N2为1~(N-N1)/2，即如果N=8，则N1=3，则N2的取值范围为1~2，分别为1和2。注意1和2只是N2的可选值，不是最终值——如果N2是可选值，N3的值无法计算，那么可选值也是无效的。3.计算N3并确定N2的值。显然，现在只剩下N3了。可以简单的认为N3的值就是剩余机器的数量，即：1N3=N-N1-N2就是N3的值N3
