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更新时间：2023-04-10 GMT+08:00
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ZooKeeper基本原理

ZooKeeper简介

ZooKeeper是一个分布式、高可用性的协调服务。在大数据产品中主要提供两个功能：

  • 帮助系统避免单点故障，建立可靠的应用程序。
  • 提供分布式协作服务和维护配置信息。

ZooKeeper结构

ZooKeeper集群中的节点分为三种角色：Leader、Follower和Observer，其结构和相互关系如图1所示。通常来说，需要在集群中配置奇数个（2N+1）ZooKeeper服务，至少（N+1）个投票才能成功的执行写操作。

图1 ZooKeeper结构

图1中各部分的功能说明如表1所示。

表1 结构图说明

名称

描述

Leader

在ZooKeeper集群中只有一个节点作为集群的Leader，由各Follower通过ZooKeeper Atomic Broadcast(ZAB)协议选举产生，主要负责接收和协调所有写请求，并把写入的信息同步到Follower和Observer。

Follower

Follower的功能有两个：

  • 每个Follower都作为Leader的储备，当Leader故障时重新选举Leader，避免单点故障。
  • 处理读请求，并配合Leader一起进行写请求处理。

Observer

Observer不参与选举和写请求的投票，只负责处理读请求、并向Leader转发写请求，避免系统处理能力浪费。

Client

ZooKeeper集群的客户端，对ZooKeeper集群进行读写操作。例如HBase可以作为ZooKeeper集群的客户端，利用ZooKeeper集群的仲裁功能，控制其HMaster的“Active”和“Standby”状态。

如果集群启用了安全服务，在连接ZooKeeper时需要进行身份认证，认证方式有以下两种：

  • keytab方式：需要从MRS集群管理员处获取一个“人机”用户，用于登录MRS平台并通过认证，并且获取到该用户的keytab文件。
  • 票据方式：从MRS集群管理员处获取一个“人机”用户，用于后续的安全登录，开启Kerberos服务的renewable和forwardable开关并且设置票据刷新周期，开启成功后重启kerberos及相关组件。
    • 默认情况下，用户的密码有效期是90天，所以获取的keytab文件的有效期是90天。
    • Kerberos服务的renewable、forwardable开关和票据刷新周期的设置在Kerberos服务的配置页面的“系统”标签下，票据刷新周期的修改可以根据实际情况修改“kdc_renew_lifetime”和“kdc_max_renewable_life”的值。

ZooKeeper原理

  • 写请求
    1. Follower或Observer接收到写请求后，转发给Leader。
    2. Leader协调各Follower，通过投票机制决定是否接受该写请求。
    3. 如果超过半数以上的Leader、Follower节点返回写入成功，那么Leader提交该请求并返回成功，否则返回失败。
    4. Follower或Observer返回写请求处理结果。
  • 只读请求

    客户端直接向Leader、Follower或Observer读取数据。

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