Hadoop学习之ZooKeeper理论知识和集群安装配置

  1. 云栖社区>
  2. 博客>
  3. 正文

Hadoop学习之ZooKeeper理论知识和集群安装配置

疯狂小兵 2015-04-04 11:36:00 浏览1371

ZooKeeper集群安装配置和理论知识

1.   简介:zookeeper是Google的Chubby的一个开源实现,是hadoop的分布式协调服务

2.    Zookeeper(简称zk)包含一个简单的原语集,分布式应用程序可以给予它实现同步服务,配置维护和命名服务等

3.    Zk的设计目标

a)      简单化:通过共享体系的,命名空间进行协调,与文件系统相似,有一些数据寄存器组成,被称为Znode。Zk的数据是放在内存中的,zk可以达到高吞吐量、低延迟。

Zk能用在大型、分布式的系统。

严格的序列访问控制意味者复杂的控制源可以用在客户端上。

b)     健壮性:zk互相知道其他服务器存在。维护一个处于内存中的状态镜像,以及一个位于存储器中的交换日志和快照。只要大部分服务器可用,zk服务就可用。

c)      有序性:zk为每次更新赋予一个版本号,全局有序。

d)     速度优势:读主要负载时尤其快,当读操作比写操作多时,性能会更好。

e)      Zk还有原子性、单系统镜像、可靠性和实效性特点。

4.    Zk可以用来保证数据在zk集群之间的数据的事务性的一致      (一般数据在2M以下)


5.    如何搭建zk集群

a)      前提:

                       i. Zk服务器集群规模不小于3个节点,并且各个服务器之间时间一致

b)       安装:

将zookeeper的压缩包上传到linux,通过winscp软件,暂定为/usr/local/下,解压zookeeper压缩包

<pre name="code" class="plain">#tar –xzvf  zookeeper-3.4.5.tar.gz



为zookeeper-3.4.5改为简单的名字,便于使用

#mv zookeeper-3.4.5 zk

添加环境变量

#vim /etc/profile

使环境变量生效

#source /etc/profile
进入zookeeper的配置文件目录

#cd /usr/local/zk/conf

复制一份zoo_sample.cfg  并更名为zoo.cfg

#cp zoo_sample.cfg  zoo.cfg

修改zookeeper的配置文件zoo.cfg

#vim zoo.cfg

修改第十三行的datadir路径为自己想要的路径

配置三个zk服务器

其中第一个端口用来集群成员的信息交换,第二个端口是在leader挂掉时专门用来进行选举leader所用。

创建文件夹data

#mkdir /usr/local/zk/data

在data目录下,创建文件myid,并写上对应的zoo.cfg中的标号

例如:server.1=hadoop1:2888:3888

则在hadoop1主机上的myid中添加1

 

在三台hadoop机器上同步部署zk的文件夹及环境变量

#scp -r /etc/profile  hadoop2:/etc/
#scp -r /etc/profile hadoop3:/etc/

使得环境变量生效

#source /etc/profile
#scp -r /usr/local/zk/  hadoop2:/usr/local/
#scp -r /usr/local/zk/ hadoop3:/usr/local/

修改各个主机中的myid文件中的值,以便与zoo.cfg中的配置对应,使得zk能找到对应的机器

#echo 2 >/usr/local/zk/data/myid (机器hadoop2上)
#echo 3 >/usr/local/zk/data/myid (机器hadoop3上)

c)       启动zk集群服务

在每台机器上分别执行/usr/local/zk/bin/zkServer.sh文件

#/usr/local/zk/bin/zkServer.sh start

在这里三台zookeeper服务器会自动选举loader然后其他的都是follower

检验每个节点上的zookeeper的角色状态

#/usr/local/zk/bin/zkServer.sh status

6.    使用zookeeper

在命令行中执行/usr/local/zk/bin/zkCli.sh


a)    随便输入什么,回车后可以查看提示信息

b)   试一试显示的命令

create /test  test 创建一个路径/test,设置数据位test

登录另一台zk服务器的客户端,执行get /test命令,同样会看到如上的结果,则证明机器间的数据同步成功

 

7.    配置zookeeper

Zk是通过配置文件zoo.cfg控制,各个机器上的配置文件几乎是相同的,在集群部署时非常方便。

a)      最低配置:

                       i. clientPort:监听客户端连接的端口
                       ii.dataDir:存储内存中数据库快照的位置
                       iii. tickTime:基本事件单元,毫秒单位,控制心跳和超时,默认为tickTime的两倍

b)     高级配置:

                       i. dataLogDir:事务日志写入” dataLogDir”指定的目录,而不是dataDir指定的目录。
                       ii.  maxClientCnxns:限制连接到zk的客户端数量,限制并发连接的数量,通过IP区分客户端。设置为0或不设置会取消并发连接的控制。
                       iii. minSessionTimeout和maxSessionTimeout

最小会话超时时间和最大会话超时时间,默认最小为tickTime的两倍。最大为20倍。

c)      集群配置:

                       i. initLimit 允许follower连接并同步到leader的初始化连接时间,以tickTime的倍数表示,当时间超过tickTime的指定倍数时会失败。
                     ii. syncLimit: leader和follower之间发送消息时请求和应答的时间长度。如果follower在设置的时间内不能和leader通信,那此follower将被丢弃。

8.    Zookeeper特性

Zookeeper中指向节点的路径必须使用规范的绝对路径表示,并以斜线”/”分隔,zookeeper中不允许使用相对路径。

a)      Znode:zk目录树中每个节点对应一个znode,每个znode维护者属性结构,包含版本号、时间戳等状态,跟linux的iNode节点作用类似。

Znode的主要特征:

                       i.   Watches:设置watch(监视器),节点发生改变时,会触发watch对应操作,会向客户端发送且只一个通知,因为watch只能被触发一次。
                      ii.  数据访问:zk中每个节点存储的数据需要被原子性操作,每个节点都有ACL,限定了特定用户对目标节点可以执行的操作。
                      iii.  临时节点:节点分为临时节点和永久节点,节点类型在创建时确定,不能被改变。Zk临时节点的生命周期依赖创建他们的会话,会话结束临时节点结束。临时节点不能有子节点。永久节点不依赖会话,只能在客户端执行删除操作删除。
                      iv. 顺序节点:创建Znode时,用户可在请求zk路径结尾添加递增计数。

b)     Zook中的时间

                       i.  Zxid:每一个操作都会使节点收到zxid格式的时间戳,全局有序。每个节点维护三个zxid:cZxid、mZxid、pZxid。
                     ii. 版本号:对节点每个操作会使该节点版本号增加,三个版本号:dataVersion(节点数据版本号)、cversion(子节点版本号)、aclVersion(节点所拥有的ACL版本号)

c)      Zookeeperwatches:zk可以为所有的读操作设置watch,包括(exists()、getChildren()、getData()).watch是一次性触发器。Watch事件将被异步发送到客户端,并且zk为watch提供了有序的一致性保证。

Zookeeper的watch分为两类:数据watch和子watch。exists()和getData()负责设置数据watch,getChildren()负责设置子watch。Create()和delete()触发znode的数据watch和子watch

Watch由客户端所连接的zookeeper服务器在本地维护,非常容易设置、管理和分派。

当客户端连接新的服务器时,任何会话事件都可能触发watch,当从服务器断开连接时,watch不会被接收,但当客户端重新连接时,先前注册的watch会被重新注册。

d)     ZookeeperACL

Ids.OPEN_ACL_UNSAFE  --> 对所有的ACL都完全开放,

Ids.READ_ACL_UNSAFE  --> 对任何应用程序都只有读权限

Ids.CREATOR_ALL_ACL -->  节点创建者的所有权限,创建者必须通过服务器认证。

e)      zookeeper的一致性:顺序一致性(与被发送顺序一直)、原子性(要么成功要么失败)、单系统镜像(客户端连接到集群的任一服务器看到相同的zookeeper视图)、可靠性(1.客户端成功返回代码à成功,否则不知道操作是否生效;2.故障恢复时,任何客户端能看到的执行成功的更新操作将不会回滚)和实时性(特定时间内,客户端看到的系统是实时的,任何系统的改变将被客户端看到,或者被客户端侦测到)

9.    zookeeper进行leader选举

核心思想:

1.首先创建EPHEMERAL目录节点,如”/election”

2.每个zookeeper服务器在此目录下创建一个SEQUENCE|EPHEMERAL类型节点”如/election/n_”,

3.zookeeper将自动为每个zookeeper服务器分配一个比前面所分配的序号要大的序号,拥有最小编号的zookeeper服务器将成为leader。

为了能在leader发生意外时,整个系统能选出leader,需要所有的follower都监视leader所对应节点,当leader故障时,leader对应的临时节点将会被删除,会触发所有监视的follower的watch,从而进行选举leader操作。

缺点:这样的解决方案会导致”从众效应。”

实现:每个follower为follower集群中对应着比自己节点序号小的节点中x序号最大的节点设置一个watch,只有当follower所设置的watch被触发时,他才进行leader操作,一般讲其设置为集群的下一个leader。这样很快,因为每一leader选举几乎只涉及单个leaderfollower的操作

 

10.  zookeeper锁服务

a)      zookeeper中完全分布的锁是全局存在的。

b)     zookeeper的锁机制(实现加锁)

                       i.   zk调用create(),创建路径格式为”_locknode/lock_”的节点,此节点类型为sequence(连续)和ephemeral(临时),创建节点为临时节点,所有节点连续编号à“lock-i”格式
                       ii. 在创建锁节点上调用getChildren()方法,以获取锁目录下的最小编号节点,并且不设置watch。
                       iii.  步骤2获取的节点是步骤1中客户端创建的节点,此客户端会获得该种类型的锁,然后退出操作。
                      iv.  客户端在锁目录上调用exists()方法,并设置watch来监视锁目录下序号相对自己次小的连续临时节点的状态。
                      v. 如果监视节点状态发生变化,则跳转到步骤2,继续后续操作直到退出锁竞争。

                      vi.Zookeeper解锁简单,只需在步骤1中创建的临时节点删除即可。

PS:1.一个客户端解锁后,将只可能有一个客户端获得锁,因此每个临时的连续节点对应一个客户端,并且节点间没有重叠;2.在zookeeper锁机制中没有轮询和超时。

11.  BooKeeper

副本功能。提供可靠的日志记录。BooKeeper为每份日志提供了分布式存储,并且采用了大多数概念,就是说只要集群中大多数机器可用,那么该日志一直有效。

BooKeeper包含四个角色:账本(服务器),账户(Ledger,账本中存储的一系列记录)、客户端(BooKeeper Client,允许APP在系统上进行操作,包括创建账户,写账户)、元数据存储服务(metadata storage service,存储关于账户和版本的信息)