Zookeeper部署及典型应用
什么是zookeeper？
zookeeper是一个针对大型分布式系统的可靠协调系统；
提供的功能包括：配置维护、名字服务、分布式同步、组服务等；
目标就是封装好复杂易出错的关键服务，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。
Zookeeper 架构
每个Server在内存中存储了一份数据；
Zookeeper启动时，将从实例中选举一个leader（Paxos协议）；
Leader负责处理数据更新等操作（Zab协议）；
一个更新操作成功，当且仅当大多数Server在内存中成功修改数据。
注：观察者是3.3版本后新加的。为保证系统的可靠性，一般考虑增加server，但如果所有的server都参与投票（超过半数通过认定通过），投票延时太大，影响系统性能，因此将一部分server设置成观察者（不参与投票），这样就可以在保证可靠的同时避免这样的投票延时。
因为投票决议采用超过半数的方式，如3个或4个server的情况都只允许有一个结点宕机（3个要保证2个写成功，4个时要保证3个写成功），所以zookeeper一般设置奇数个server。
Zookeeper数据模型
zookeeper是层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范；
每个节点在zookeeper中叫做Znode,并且其有一个唯一的路径标识；
节点Znode可以包含数据和子节点（ephemeral类型的节点不能有子节点）；
Znode中的数据可以有多个版本，比如某一个路径下存有多个数据版本，那么查询这个路径下的数据需带上版本；
客户端应用可以在节点上设置监视器（Watcher）；
节点不支持部分读写，而是一次性完整读写。
Znode有两种类型，短暂的（ephemeral）和持久的（persistent）；
Znode的类型在创建时确定并且之后不能再修改；
短暂znode的客户端会话结束时，zookeeper会将该短暂znode删除，短暂znode不可以有子节点；
持久znode不依赖于客户端会话，只有当客户端明确要删除该持久znode时才会被删除；
Znode有四种形式的目录节点，PERSISTENT、PERSISTENT_SEQUENTIAL、EPHEMERAL、EPHEMERAL_SEQUENTIAL
Znode目录结构
Zookeeper应用场景
1.统一命名服务：
分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别不同服务（类似于域名与ip之间对应关系，域名容易记住；通过名称来获取资源或服务的地址，提供者等信息),利用Zookeeper按照层次结构组织服务/应用名称（可将服务名称以及地址信息写到Zookeeper上，客户端通过Zookeeper获取可用服务列表类）。
2.配置管理:
分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题(一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Hadoop,对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上)配置管理可交由Zookeeper实现(可将配置信息写入Zookeeper的一个znode上,各个节点监听这个znode,一旦znode中的数据被修改，zookeeper将通知各个节点)
3.集群管理:
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作出一些调整),可交由Zookeeper实现（可将节点信息写入Zookeeper的一个znode上，监听这个znode可获取它的实时状态变化）。
Example：Hbase中Master状态监控与选举。
4.分布式通知/协调（类似发布/订阅）
分布式环境中，经常存在一个服务需要知道它所管理的子服务的状态，心跳检测机制可通过Zookeeper实现，信息推送可由Zookeeper实现（发布/订阅模式）。
5.分布式锁
分布式环境中，处于一个结点的服务需要顺序的访问每一个资源，保证服务可以正常运行，需要一把分布式锁。Zookeeper是强一致的(多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode，只有一个创建成功），实现锁的独占性(多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode ，创建成功的那个客户端得到锁，其他客户端等待),控制锁的时序(各个客户端在某个znode下创建临时znode(类型为 CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL），这样，该znode可掌握全局访问时序)。
6.分布式队列
(1)同步队列：当一个队列的成员都聚齐时，这个队列才可用，否则一直等待所有成员到达。
案例：一个job由多个task组成，只有所有任务完成后，job才运行完成。可为job创建一个/job目录，然后在该目录下，为每个完成的task创建一个临时znode，一旦临时节点数目达到task总数，则job运行完成。
(2)队列按照 FIFO 方式进行入队和出队操作，例如实现生产者和消费者模型。（可通过分布式锁实现）。
Zookeeper部署
单机模式：
在conf目录下创建一个配置文件zoo.cfg：
tickTime=2000 dataDir=/user/local/zookeeper/data
dataLogDir=/user/local/zookeeper/dataLog
clientPort=2181
启动/关闭ZooKeeper Server
启动：bin/zkServer.sh start
关闭：bin/zkServer.sh stop
伪分布式模式：
1.建了3个文件夹，server1 server2 server3，在每个文件夹中解压zookeeper的下载包
2.创建myid文件：进入data目录，创建名为myid的文件，分别写入一个数字，server1~server3对应的myid文件分别写1~3
3.在conf目录下创建一个配置文件zoo.cfg：
tickTime=2000 dataDir=/usr/local/zookeeper/data dataLogDir=/usr/local/zookeeper/server1/
clientPort=2181
initLimit=5
syncLimit=2
server.1=server1:2888:3888
server.2=server2:2889:3889
server.3=server3:2890:3890
分布式模式：
1.创建myid文件
server1~ server3机器的内容为：1~3
2.在conf目录下创建一个配置文件zoo.cfg：
tickTime=2000
dataDir=/usr/local/zookeeper/data dataLogDir=/usr/local/zookeeper/dataLog
clientPort=2181
initLimit=5
syncLimit=2
server.1=server1:2888:3888
server.2=server2:2888:3888
server.3=server3:2888:3888
注：Observer配置：
修改zoo.cfg中的两个配置：
peerType=observer
server.1:localhost:2181:3181:observer
Zookeeper API
String create (path, data, acl, flags)
void delete (path, expectedVersion)
Stat setData (path, data, expectedVersion)
byte[] getData (path, watch)
Stat exists (path, watch)
String[] getChildren (path, watch)
void sync (path)
更多API详情请参考：https://zookeeper.apache.org/doc/r3.4.6/api/org/apache/zookeeper/ZooKeeper.html