Zookeeper 单机模式

1. 前言

本小节我们来学习如何在 Linux 环境下部署 Zookeeper 的单机模式，以及 Zookeeper 的单机模式是如何运行的。在学习本小节之前，同学们需要准备好 Linux 环境，我们这里使用的是 Ubuntu-18.04.2 的镜像。

2. Zookeeper 的安装

2.1 安装 Zookeeper 前置条件

在安装 Zookeeper 之前，我们需要在 Linux 环境中安装 Java 环境，我们这里使用的是 JDK 1.8.0_261，JDK 安装本小节不做演示。我们执行 java -version 命令就可以看见我们的 JDK 版本信息：

java version "1.8.0_261"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_261-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.261-b12, mixed mode)

有了 Java 环境，我们就可以进行 Zookeeper 的安装了。

2.2 安装 Zookeeper

先让我们进入到一段视频来感受一下安装的过程吧~

2.2.1 下载安装包

首先我们去 Zookeeper 官网下载 Zookeeper 的安装包，这里我们的版本为 Apache ZooKeeper 3.6.1
地址：https://zookeeper.apache.org/releases.html

Tips： Zookeeper 官方建议 Apache ZooKeeper 3.6.1 使用 JDK 1.8.0_211 及以上版本。

2.2.2 解压安装包

我们在 /usr/local 文件夹下新建 zookeeper文件夹，把下载好的 apache-zookeeper-3.6.1-bin.tar.gz 使用 ftp 工具放到 zookeeper 文件夹中进行解压，然后进入解压后的文件夹，查看 zookeeper 的文件列表，操作如下：

# 新建 zookeeper 文件夹
mkdir /usr/local/zookeeper
# 进入 zookeeper 文件夹
cd /usr/local/zookeeper/
# 解压 
tar -zxvf apache-zookeeper-3.6.1-bin.tar.gz 
# 进入解压完成后的文件夹
cd apache-zookeeper-3.6.1-bin/
# 使用 ll 命令查看文件列表
ll

2.2.3 Zookeeper 文件目录

我们来介绍一下文件列表的信息：

## 存放 zookeeper 命令的文件夹
drwxr-xr-x 2 cdd  cdd   4096 4月  21 14:59 bin/
## 存放 zookeeper 的配置文件
drwxr-xr-x 2 cdd  cdd   4096 4月  21 14:59 conf/
## 存放 zookeeper 的说明文档
drwxr-xr-x 5 cdd  cdd   4096 4月  21 15:00 docs/
## 存放 zookeeper 相关 jar 包的文件夹
drwxr-xr-x 2 root root  4096 8月   1 10:01 lib/
## 开源声明
-rw-r--r-- 1 cdd  cdd  11358 4月  21 14:59 LICENSE.txt
## 公告文件
-rw-r--r-- 1 cdd  cdd    432 4月  21 14:59 NOTICE.txt
-rw-r--r-- 1 cdd  cdd   1963 4月  21 14:59 README.md
-rw-r--r-- 1 cdd  cdd   3166 4月  21 14:59 README_packaging.md

Zookeeper 的安装包是解压版的，开箱即用，不需要进行编译工作。接下来我们就可以启动 Zookeeper 服务了。

2.3 启动 Zookeeper 服务

我们在 Zookeeper 的根目录新建一个 data 文件夹来存放 Zookeeper 服务的数据信息。

mkdir data

接下来我们进入 conf 文件夹来配置 Zookeeper 服务的启动信息：

# 进入配置文件夹
cd conf/
# 查看文件列表
ll
-rw-r--r-- 1 cdd  cdd   535 4月  21 14:59 configuration.xsl
# 日志配置文件
-rw-r--r-- 1 cdd  cdd  3435 4月  21 14:59 log4j.properties
# zookeeper 核心配置文件样本
-rw-r--r-- 1 cdd  cdd  1148 4月  21 14:59 zoo_sample.cfg

我们复制一份 zoo_sample.cfg 为 zoo.cfg ，然后进行编辑：

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vi zoo.cfg

我们配置 dataDir 数据文件夹为我们刚才新建的 data 目录：

# 心跳检查间隔时间：毫秒
tickTime=2000
# 初始连接时心跳检查的最大数量
initLimit=10
# 请求和应答时心跳检查的最大数量
syncLimit=5
# 数据文件夹的路径
dataDir=/usr/local/zookeeper/apache-zookeeper-3.6.1-bin/data
# 通信端口，默认2181
clientPort=2181

配置好 zoo.cfg ，接下来我们进入命令文件夹 bin，使用启动命令就可以启动 zookeeper 服务了

cd /usr/local/zookeeper/apache-zookeeper-3.6.1-bin/bin/
# zookeeper 服务 启动
./zkServer.sh start

控制台输出以下信息，就说明我们已经启动成功了：

ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/apache-zookeeper-3.6.1-bin/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED

2.4 Zookeeper 服务端命令

这里我们来介绍一下可以控制 Zookeeper 服务的命令：

# 启动
./zkServer.sh start
# 停止
./zkServer.sh stop
# 重启
./zkServer.sh restart
# 当前状态
./zkServer.sh status

我们来看一下 Zookeeper 服务启动之后的状态是什么样的：

./zkServer.sh status
#我们可以通过客户端连接 Zookeeper 服务，地址为本机ip地址，端口号为 2181
Client port found: 2181. Client address: localhost.
# standalone 表示单机模式
Mode: standalone

接下来我们就可以使用 Zookeeper 的客户端来连接 Zookeeper 服务了。

3. Zookeeper 客户端

使用 Zookeeper 客户端连接 Zookeeper 服务，我们需要使用 ./zkCli.sh 命令：

# 进入 bin 文件夹
cd /usr/local/zookeeper/apache-zookeeper-3.6.1-bin/bin/
# 连接命令
./zkCli.sh 
# 连接时输出信息
Connecting to localhost:2181
...
# 出现下面这一行时，表示我们连接成功
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] 

这里我们就可以使用上一节学习过的命令来操作节点了，我们来测试一下：

# 获取根节点的子节点
ls /
# 输出默认的子节点 zookeeper
[zookeeper]
# 创建根节点的子节点 imooc
create /imooc
# 输出创建成功信息
Created /imooc
# 创建后再次获取根节点的子节点
ls /
# 输出两个子节点
[imooc, zookeeper]
# 我们可以给节点设置数据
set /imooc wiki
# 然后我们再获取 imooc 节点的数据
get /imooc
# 输出我们设置的信息
wiki
# 最后我们测试一下删除命令
delete /imooc
# 删除后再次获取根节点的子节点
ls /
# 输出子节点 zookeeper，imooc 节点被删除
[zookeeper]
# 退出 Zookeeper 客户端命令
quit

通过上面的学习，我们知道了如何部署单机模式的 Zookeeper 服务，以及如何通过 Zookeeper 客户端连接 Zookeeper 服务端，来对 Znode 节点进行操作。那么 Zookeeper 是如何为我们提供服务的呢，接下来我们就来了解单机模式下的 Zookeeper 的工作流程。

4. 单机模式下 Zookeeper 服务的工作流程

本小节我们来了解单机模式下 Zookeeper 服务的工作流程。

4.1 Zookeeper 服务启动

1. 在我们执行启动命令 ./zkServer.sh start 时，会启动 Java 类 org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain ，并执行该类里面的方法 main.initializeAndRun(args)，这个方法就是 Zookeeper 服务的启动入口；
2. 在 Zookeeper 服务启动的过程中，会去解析 zoo.cfg 配置文件，包括数据文件目录，端口号等信息；
3. 读取完配置文件，Zookeeper 服务会创建 DatadirCleanupManager 类作为数据清除管理器，用于清理历史数据，保证 Zookeeper 服务不会因为存储空间影响其正常运行。

4.2 Zookeeper 服务初始化

Zookeeper 服务初始化的过程主要是实例化服务对象，下面我们来介绍会实例化哪些对象

1. ServerStats： ServerStats 类用于统计 ZooKeeper 服务运行过程中的状态信息，包括接受到客户端的请求次数，处理客户端请求的次数，向客户端发送请求的次数以及出现请求延迟情况的次数。也就是说这个类会对 Zookeeper 服务的运行状态和性能进行监控；
2. FileTxnSnapLog： 我们用 FileTxnSnapLog 类来实现 Zookeeper 服务的数据存储，对数据进行持久化操作。数据存储的路径会读取 zoo.cfg 配置文件的 dataDir；
3. ServerCnxnFactory： 我们可以通过 ServerCnxnFactory 类来指定 Zookeeper 的通信框架。在 Zookeeper 3.4.0 版本后，引入了第三方 Netty 等框架供我们选择使用。

经过一系列的对象实例化，Zookeeper 还需要从快照数据和事务日志中恢复数据，才真正的完成启动，这时就可以使用 Zookeeper 客户端来进行连接发送请求了。

4.3 Zookeeper 服务请求处理器

不同的客户端发送的请求， ZooKeeper 服务会使用不同的请求处理器来处理不同的逻辑。在单机模式下的 Zookeeper 服务，使用了 3 种请求处理器：

1. PrepRequestProcessor
2. SyncRequestProcessor
3. FinalRequestProcessor

这三个处理器都实现了接口 RequestProcessor 。当客户端请求到达 ZooKeeper 服务进行处理的时候，严格按照上面的顺序分别调用这 3 个处理器来处理请求中的对应逻辑。

5. 总结

本小节我们学习了在 Linux 环境下部署单机模式的 Zookeeper 服务，使用 Zookeeper 客户端连接 Zookeeper 服务，然后使用命令来操作 Znode 节点，以及单机模式的 Zookeeper 服务的工作流程。接下来我们对本节内容进行总结：

1. 单机模式下的 Zookeeper 的安装。
2. Zookeeper 服务端命令 ./zkServer.sh 。
3. Zookeeper 客户端连接 Zookeeper 服务端命令 ./zkCli.sh 。
4. Zookeeper 客户端操作 Znode 节点的命令。
5. 单机模式的 Zookeeper 工作流程。