Question

zookeeper集群为什么是3个以上节点？

Answer 1

Apache Zookeeper是我最近遇到的最酷的技术，我是在研究Solr Cloud功能的时候发现的。Solr的分布式计算让我印象深刻。你只要开启一个新的实例就能自动在Solr Cloud中找到。它会将自己分派到某个分片中，并确定出自己是一个Leader（源）还是一个副本。不一会儿，你就可以在你的那些服务器上查询到了。即便某些服务器宕机了也可以继续工作。非常动态、聪明、酷。

将运行多个应用程序作为一个逻辑程序并不是什么新玩意。事实上，我在几年前就已写过类似的软件。这种架构比较让人迷惑，使用起来也费劲。为此Apache Zookeeper提供了一套工具用于管理这种软件。

为什么叫Zoo？“因为要协调的分布式系统是一个动物园”。

在本篇文章中，我将说明如何使用PHP安装和集成Apache ZooKeeper。我们将通过service来协调各个独立的PHP脚本，并让它们同意某个成为Leader（所以称作Leader选举）。当Leader退出（或崩溃）时，worker可检测到并再选出新的leader。

ZooKeeper是一个中性化的Service，用于管理配置信息、命名、提供分布式同步，还能组合Service。所有这些种类的Service都会在分布式应用程序中使用到。每次编写这些Service都会涉及大量的修bug和竞争情况。正因为这种编写这些Service有一定难度，所以通常都会忽视它们，这就使得在应用程序有变化时变得难以管理应用程序。即使处理得当，实现这些服务的不同方法也会使得部署应用程序变得难以管理。

虽然ZooKeeper是一个Java应用程序，但C也可以使用。这里就有个PHP的扩展，由Andrei Zmievski在2009创建并维护。你可以从PECL中下载，或从GitHub中直接获取PHP-ZooKeeper。
要使用该扩展你首先要安装ZooKeeper。可以从官方网站下载。
$ tar zxfv zookeeper-3.4.5.tar.gz
$ cd zookeeper-3.4.5/src/c
$ ./configure --prefix=/usr/
$ make
$ sudo make install

这样就会安装ZooKeeper的库和头文件。现在准备编译PHP扩展。

$ cd$ git clone https://github.com/andreiz/php-zookeeper.git
$ cd php-zookeeper
$ phpize
$ ./configure
$ make
$ sudo make install

将“zookeeper.so”添加到PHP配置中。

$ vim /etc/php5/cli/conf.d/20-zookeeper.ini

因为我不需要运行在web服务环境下，所以这里我只编辑了CLI的配置。将下面的行复制到ini文件中。

extension=zookeeper.so

使用如下命令来确定扩展是否已起作用。

$ php -m | grep zookeeper
zookeeper

现在是时候运行ZooKeeper了。目前唯一还没有做的是配置。创建一个用于存放所有service数据的目录。
$ mkdir /home/you-account/zoo
$ cd$ cd zookeeper-3.4.5/
$ cp conf/zoo_sample.cfg conf/zoo.cfg
$ vim conf/zoo.cfg

找到名为“dataDir”的属性，将其指向“/home/you-account/zoo”目录。

$ bin/zkServer.sh start
$ bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 14] create /test 1
Created /test[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 19] ls /[test, zookeeper]

此时，你已成功连到了ZooKeeper，并创建了一个名为“/test”的znode（稍后我们会用到）。ZooKeeper以树形结构保存数据。这很类似于文件系统，但“文件夹”（译者注：这里指非最底层的节点）又和文件很像。znode是ZooKeeper保存的实体。Node（节点）的说法很容易被混淆，所以为了避免混淆这里使用了znode。

因为我们稍后还会使用，所以这里我们让客户端保持连接状态。开启一个新窗口，并创建一个zookeeperdemo1.php文件。

<?php
class ZookeeperDemo extends Zookeeper {

public function watcher( $i, $type, $key ) {
echo "Insider Watcher\n";

// Watcher gets consumed so we need to set a new one
$this->get( '/test', array($this, 'watcher' ) );
}
}
$zoo = new ZookeeperDemo('127.0.0.1:2181');$zoo->get( '/test', array($zoo, 'watcher' ) );
while( true ) {
echo '.';
sleep(2);}

现在运行该脚本。

$ php zookeeperdemo1.php

此处应该会每隔2秒产生一个点。现在切换到ZooKeeper客户端，并更新“/test”值。

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 20] set /test foo

这样就会静默触发PHP脚本中的“Insider Watcher”消息。怎么会这样的？

ZooKeeper提供了可以绑定在znode的监视器。如果监视器发现znode发生变化，该service会立即通知所有相关的客户端。这就是PHP脚本如何知道变化的。Zookeeper::get方法的第二个参数是回调函数。当触发事件时，监视器会被消费掉，所以我们需要在回调函数中再次设置监视器。

现在你可以准备创建分布式应用程序了。其中的挑战是让这些独立的程序决定哪个（是leader）协调它们的工作，以及哪些（是worker）需要执行。这个处理过程叫做leader选举，在ZooKeeper Recipes and Solutions你能看到相关的实现方法。

这里简单来说就是，每个处理（或服务器）紧盯着相邻的那个处理（或服务器）。如果一个已被监视的处理（也即Leader）退出或者崩溃了，监视程序就会查找其相邻（此时最老）的那个处理作为Leader。

在真实的应用程序中，leader会给worker分配任务、监控进程和保存结果。这里为了简化，我跳过了这些部分。
创建一个新的PHP文件，命名为worker.php。

<?php
class Worker extends Zookeeper {

const CONTAINER = '/cluster';

protected $acl = array(
array(
'perms' => Zookeeper::PERM_ALL,
'scheme' => 'world',
'id' => 'anyone' ) );
private $isLeader = false;

private $znode;

public function __construct( $host = '', $watcher_cb = null, $recv_timeout = 10000 ) {
parent::__construct( $host, $watcher_cb, $recv_timeout );
}

public function register() {
if( ! $this->exists( self::CONTAINER ) ) {
$this->create( self::CONTAINER, null, $this->acl );
}

$this->znode = $this->create( self::CONTAINER . '/w-',
null,
$this->acl,
Zookeeper::EPHEMERAL | Zookeeper::SEQUENCE );

$this->znode = str_replace( self::CONTAINER .'/', '', $this->znode );

printf( "I'm registred as: %s\n", $this->znode );

$watching = $this->watchPrevious();

if( $watching == $this->znode ) {
printf( "Nobody here, I'm the leader\n" );
$this->setLeader( true ); }
else {
printf( "I'm watching %s\n", $watching );
}
}

public function watchPrevious() {
$workers = $this->getChildren( self::CONTAINER );
sort( $workers );
$size = sizeof( $workers );
for( $i = 0 ; $i < $size ; $i++ ) {
if( $this->znode == $workers[ $i ] ) {
if( $i > 0 ) {
$this->get( self::CONTAINER . '/' . $workers[ $i - 1 ], array( $this, 'watchNode' ) );
return $workers[ $i - 1 ];
}

return $workers[ $i ];
}
}

throw new Exception( sprintf( "Something went very wrong! I can't find myself: %s/%s",
self::CONTAINER,
$this->znode ) );
}

public function watchNode( $i, $type, $name ) {
$watching = $this->watchPrevious();
if( $watching == $this->znode ) {
printf( "I'm the new leader!\n" );
$this->setLeader( true );
}
else {
printf( "Now I'm watching %s\n", $watching ); }
}

public function isLeader() {
return $this->isLeader;
}

public function setLeader($flag) {
$this->isLeader = $flag;
}

public function run() {
$this->register();

while( true ) {
if( $this->isLeader() ) {
$this->doLeaderJob();
}
else {
$this->doWorkerJob();
}

sleep( 2 );
}
}

public function doLeaderJob() {
echo "Leading\n";
}

public function doWorkerJob() {
echo "Working\n";
}
}
$worker = new Worker( '127.0.0.1:2181' );$worker->run();

打开至少3个终端，在每个终端中运行以下脚本：

# term1
$ php worker.php
I'm registred as: w-0000000001Nobody here, I'm the leader
Leading
# term2
$ php worker.php
I'm registred as: w-0000000002I'm watching w-0000000001
Working
# term3
$ php worker.php
I'm registred as: w-0000000003I'm watching w-0000000002
Working

现在模拟Leader崩溃的情形。使用Ctrl+c或其他方法退出第一个脚本。刚开始不会有任何变化，worker可以继续工作。后来，ZooKeeper会发现超时，并选举出新的leader。

虽然这些脚本很容易理解，但是还是有必要对已使用的Zookeeper标志作注释。
$this->znode = $this->create( self::CONTAINER . '/w-', null, $this->acl, Zookeeper::EPHEMERAL | Zookeeper::SEQUENCE );

每个znode都是EPHEMERAL和SEQUENCE的。

EPHEMRAL代表当客户端失去连接时移除该znode。这就是为何PHP脚本会知道超时。SEQUENCE代表在每个znode名称后添加顺序标识。我们通过这些唯一标识来标记worker。

在PHP部分还有些问题要注意。该扩展目前还是beta版，如果使用不当很容易发生segmentation fault。比如，不能传入普通函数作为回调函数，传入的必须为方法。我希望更多PHP社区的同仁可以看到Apache ZooKeeper的好，同时该扩展也会获得更多的支持。

ZooKeeper是一个强大的软件，拥有简洁和简单的API。由于文档和示例都做的很好，任何人都可以很容易的编写分布式软件。让我们开始吧，这会很有趣的。

Answer 2

因为在zookeeper的选举过程中，为了保证选举过程最后能选出leader就一定不能出现两台机器得票相同的僵局，所以一般就会要求zk集群的server数量一定要是奇数，也就是2n+1台。

并且，如果集群出现问题，其中存活的机器必须大于n+1台，否则leader就无法获得多数server的支持，系统就自动挂掉，所以一般是3个或者3个以上节点。

ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，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包含一个简单的原语集，提供Java和C的接口。ZooKeeper代码版本中，提供了分布式独享锁、选举、队列的接口，代码在zookeeper-3.4.3\src\recipes。其中分布锁和队列有Java和C两个版本，选举只有Java版本。

Answer 3

因为在zookeeper的选举过程中，为了保证选举过程最后能选出leader就一定不能出现两台机器得票相同的僵局，所以一般就会要求zk集群的server数量一定要是奇数，也就是2n+1台。
并且，如果集群出现问题，其中存活的机器必须大于n+1台，否则leader就无法获得多数server的支持，系统就自动挂掉，所以一般是3个或者3个以上节点。

ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，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包含一个简单的原语集，提供Java和C的接口。ZooKeeper代码版本中，提供了分布式独享锁、选举、队列的接口，代码在zookeeper-3.4.3\src\recipes。其中分布锁和队列有Java和C两个版本，选举只有Java版本。

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