ZooKeeper 详细介绍、部署与使用

---

1. 概述 & 核心介绍

1.1 什么是 ZooKeeper？

Apache ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务，由 Apache 软件基金会托管。它旨在为分布式应用提供一个高性能、高可用且具有严格顺序访问控制能力的分布式配置管理、同步和命名注册服务。

1.2 核心特性

• 顺序一致性 (Sequential Consistency)： 来自客户端的更新将按照其发送的顺序被应用。
• 原子性 (Atomicity)： 更新要么成功，要么失败，没有中间状态。
• 单一系统映像 (Single System Image)： 无论客户端连接到哪个服务器，它都将看到相同的服务视图。
• 可靠性 (Reliability)： 一旦一个更新被应用，它将从那时起一直保持，直到被下一个更新覆盖。
• 及时性 (Timeliness)： 确保客户端的视图在特定时间范围内是最新的。

1.3 核心概念

• 集群模式 (Cluster Mode)： ZooKeeper 通常以复制模式 (Replicated Mode) 部署，即一个由多个节点（奇数个，如 3, 5, 7…）组成的集群，称为一个 Ensemble。这是生产环境的标准部署方式，提供高可用性。
• 领导者选举 (Leader Election)： 集群启动时，所有节点会通过投票选举出一个 Leader，其余节点成为 Follower。所有写请求都必须由 Leader 处理，读请求可以由任何节点处理。
• ZNode： ZooKeeper 数据模型中的数据节点，类似于文件系统中的文件和目录。它构成了一个层次化的命名空间（树状结构）。
  • 持久节点 (PERSISTENT)： 创建后即使客户端断开连接也会一直存在。
  • 临时节点 (EPHEMERAL)： 客户端会话有效时存在，会话结束则节点自动删除。常用于实现服务发现和领导者选举。
  • 顺序节点 (SEQUENTIAL)： 节点名后会附加一个单调递增的计数器。可用于实现分布式锁和队列。
  • （节点类型可组合，如 PERSISTENT_SEQUENTIAL）
• 会话 (Session)： 客户端与服务器端建立一个 TCP 长连接，并通过此连接进行心跳检测。会话有超时时间 (sessionTimeout)。
• Watcher (监听器)： 客户端可以在 ZNode 上设置监听。当该 ZNode 发生变化（数据变更、子节点增减等）时，ZooKeeper 会向客户端发送一个一次性通知。这是 ZooKeeper 实现分布式协调的核心机制。

1.4 典型应用场景

• 配置管理： 将公共配置（如数据库URL、特性开关）存储在 ZNode 中，所有应用监听其变化，实现配置的集中管理和动态更新。
• 分布式锁： 利用临时顺序节点和 Watcher 机制实现排他锁和共享锁。
• 服务发现： 服务提供者启动时在特定路径下创建临时节点，服务消费者监听该路径，从而动态感知服务的上线和下线。
• 领导者选举： 多个候选者尝试创建同一个临时节点，成功者即为 Leader，其他候选者监听该节点，一旦 Leader 宕机（会话失效），节点删除，其他候选者重新竞争。
• 命名服务 (Naming Service)： 通过树形结构全局唯一地命名资源。
• 集群管理： 监控节点的存活状态。

---

2. 部署 (以 3 节点集群为例)

2.1 环境准备

• 服务器: 3台 Linux 主机 (CentOS 7/8, Ubuntu 18.04+)
  • zk-node1 (IP: 192.168.1.101)
  • zk-node2 (IP: 192.168.1.102)
  • zk-node3 (IP: 192.168.1.103)
• 软件依赖: Java 8 或 Java 11 (推荐 LTS 版本)
• 用户: 建议创建一个专用用户，如 zookeeper。

2.2 安装步骤 (在所有节点执行)

1. 创建用户和组

sudo groupadd zookeeper
sudo useradd -g zookeeper zookeeper
sudo passwd zookeeper # 设置密码，用于运维登录（可选，也可用密钥）

2. 安装 Java

# CentOS
sudo yum install -y java-11-openjdk-devel# Ubuntu
sudo apt update && sudo apt install -y openjdk-11-jdk# 验证安装
java -version