本文是大数据系列第 26 篇，介绍 ZooKeeper 分布式协调框架的基本概念、集群角色划分与 3 节点部署实践。

完整图文版（含截图）：CSDN 原文 | 掘金

什么是 ZooKeeper

ZooKeeper 是 Apache 开源的高可用分布式协调服务，常被类比为”分布式系统的管家”。它不存储业务数据，而是提供一套轻量、可靠的协调原语，让分布式应用之间能够就状态达成共识。

一致性保证（五项特性）：

  • 顺序一致性：来自同一客户端的更新请求按发送顺序执行
  • 原子性：写操作要么全部成功，要么全部失败，不存在中间状态
  • 单一视图：无论连接到哪个服务器，客户端看到的数据视图一致
  • 可靠性：一旦变更被提交，结果将持久化，不会丢失
  • 实时性：在一定时间窗口内，客户端最终能看到最新数据

典型应用场景：

  1. 统一命名服务：如 Dubbo 服务注册中心，通过 ZNode 路径标识服务地址
  2. 分布式配置管理：Solr 集群同步配置，变更后触发 Watcher 通知各节点
  3. 消息队列（Pub/Sub）：利用顺序节点实现有序消息分发
  4. 分布式锁：顺序临时节点竞争锁，最小序号者获锁
  5. 集群管理：临时节点生命周期绑定会话，Session 断开即自动注销

数据模型：ZNode 树

ZooKeeper 以类 Unix 文件系统的树形结构组织数据，每个节点称为 ZNode。

  • 路径以 / 分隔，根节点为 /
  • 每个 ZNode 最多存储约 1 MB 数据（字节数组）
  • 同时保存版本号、时间戳、ACL 等元数据

集群角色：Leader / Follower / Observer

角色职责
Leader处理所有写请求，驱动 ZAB 协议的事务广播
Follower处理读请求，参与 Leader 选举投票
Observer只处理读请求，不参与投票，用于水平扩展读能力

Leader 是唯一的写入入口，所有写操作必须经过 Leader 提交后，再同步给 Follower（和 Observer）。

ZAB 协议与奇数节点

ZooKeeper 使用 ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast） 协议保障数据一致性。事务提交需要超过半数节点（N/2 + 1）确认，这就要求节点数设置为奇数：

集群规模可容忍故障节点数
3 节点1
5 节点2
7 节点3

生产环境推荐 3 节点（小集群）或 5 节点（高可用集群）。

安装 ZooKeeper 3.8.4

本次实验使用 3 台云服务器：

主机规格
h121.wzk.icu2C4G
h122.wzk.icu2C4G
h123.wzk.icu2C2G

1. 下载并解压

从 Apache 镜像下载 apache-zookeeper-3.8.4-bin.tar.gz，解压到 /opt/servers/。

2. 创建数据与日志目录

mkdir -p /opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/data
mkdir -p /opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/logs

3. 编写 zoo.cfg

将 conf/zoo_sample.cfg 复制为 conf/zoo.cfg，关键配置如下：

# 数据目录（存放快照）
dataDir=/opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/data
# 日志目录（事务日志）
dataLogDir=/opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/logs
# 客户端连接端口
clientPort=2181
# 基础心跳时间（毫秒）
tickTime=2000
# Follower 初始同步超时（tickTime 的倍数）
initLimit=5
# Follower 与 Leader 同步超时
syncLimit=2
# 每小时自动清理快照和日志
autopurge.purgeInterval=1

# 集群节点配置：server.id=host:quorum端口:选举端口
server.1=h121.wzk.icu:2888:3888
server.2=h122.wzk.icu:2888:3888
server.3=h123.wzk.icu:2888:3888

4. 配置 myid

每个节点的 data 目录下创建 myid 文件，写入对应的节点 ID：

# h121 上执行
echo 1 > /opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/data/myid

# h122 上执行
echo 2 > /opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/data/myid

# h123 上执行
echo 3 > /opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/data/myid

5. 启动并验证

三台机器分别执行：

/opt/servers/apache-zookeeper-3.8.4-bin/bin/zkServer.sh start

查看各节点状态：

zkServer.sh status

预期输出中，一台显示 Mode: leader，其余两台显示 Mode: follower。

小结

ZooKeeper 通过 ZAB 协议和 Leader 集中写入模型，在分布式环境下提供了强一致的协调能力。3 节点集群是最常见的起步配置，掌握 zoo.cfg 核心参数和 myid 配置是集群运维的基础。下一篇将深入 ZNode 数据结构与 Watcher 监听机制。