Solr部署：ZooKeeper集群配置完整指南与最佳实践

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Solr部署：ZooKeeper集群配置完整指南与最佳实践

虽然Solr捆绑了Apache ZooKeeper，但强烈建议您在生产环境中使用外部ZooKeeper设置。

使用Solr的嵌入式ZooKeeper实例适合入门，但不应在生产环境中使用，因为它不提供任何故障转移：如果承载ZooKeeper的Solr实例关闭，ZooKeeper也会关闭。任何依赖它的分片或Solr实例都无法与它或彼此通信。

解决这个问题的方案是建立外部ZooKeeper集群（ensemble），这是运行ZooKeeper的多个服务器，它们相互通信以协调集群活动。

ZooKeeper节点数量规划

节点数量原则

规划ZooKeeper节点数量时，需要记住ZooKeeper集群的主要原则是维护服务器的多数来服务请求。这个多数被称为仲裁（quorum）。

ZooKeeper管理员指南引用：
“要使ZooKeeper服务处于活动状态，必须有大多数非故障机器能够相互通信。要创建能够容忍F台机器故障的部署，您应该计划部署2×F+1台机器。”

奇数节点的重要性

为了正确维护仲裁，强烈建议在集群中使用奇数个ZooKeeper服务器，以便维护多数。

举例说明：

  • 2个节点：如果1个宕机，只有50%的服务器可用，不是多数，ZooKeeper将无法服务请求
  • 3个节点：如果1个宕机，有66%的服务器可用，ZooKeeper将正常继续，同时您修复宕机节点
  • 5个节点：如果必要，可以在2个节点宕机的情况下继续运行

节点数量建议

节点数 容错能力 推荐场景
3个节点 1个节点故障 一般规模集群（推荐）
5个节点 2个节点故障 大规模集群
不推荐超过5个 - 节点间协调成本过高

重要原则：

  • 一般情况下不建议超过5个节点
  • 虽然更多节点看起来提供更好的容错性和可用性，但实际上由于节点间协调量增加会降低效率
  • 除非您有真正庞大的Solr集群（1000+节点规模），否则建议坚持3个节点作为通用规则

更多关于ZooKeeper集群的信息可在ZooKeeper文档中找到。

下载Apache ZooKeeper

获取软件

设置Apache ZooKeeper的第一步是下载软件，可从ZooKeeper发布页面获取。

当前兼容版本：Solr当前使用Apache ZooKeeper v3.9

重要警告：使用外部ZooKeeper集群时，需要与Solr发行版一起分发的最新版本保持本地安装的最新状态。由于在这种情况下它是独立应用程序，不会作为标准Solr升级的一部分进行升级。

ZooKeeper安装

安装过程

安装包括将文件提取到您希望ZooKeeper存储其内部数据的特定目标目录。实际目录本身并不重要，只要您知道它在哪里即可。

解包命令：

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tar xvf zookeeper-3.9.0.tar.gz

此位置是该服务器上ZooKeeper的<ZOOKEEPER_HOME>。

重要提醒：必须在运行ZooKeeper的每个服务器上重复安装和解包ZooKeeper。

ZooKeeper集群配置

安装后，我们首先了解ZooKeeper的基本配置，然后了解将每个节点配置为集群一部分的特定参数。

初始配置

创建名为<ZOOKEEPER_HOME>/conf/zoo.cfg的文件。您的ZooKeeper安装中包含一个示例配置文件，名为conf/zoo_sample.cfg。如果愿意，您可以编辑并重命名该文件，而不是创建新文件。

基本配置示例

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tickTime=2000
dataDir=/var/lib/zookeeper
clientPort=2181
4lw.commands.whitelist=mntr,conf,ruok

参数详解

参数 必需性 说明
tickTime 必需 ZooKeeper用于确定哪些服务器在任何给定时间启动并运行，最小会话超时定义为两个”tick”。指定每个tick的毫秒数
dataDir 必需 ZooKeeper存储集群数据的目录。首次启动ZooKeeper前此目录必须为空
clientPort 必需 Solr访问ZooKeeper的端口
4lw.commands.whitelist 可选 允许Solr管理界面查询ZooKeeper。可选择使用*启用所有”4字母命令”，列出的三个命令将启用管理界面

这些是每个ZooKeeper节点需要使用的基本参数，因此必须将此文件复制到或在每个节点上创建。

集群配置

为了完成集群配置，我们需要设置额外参数，以便每个节点知道它在集群中的身份以及其他每个节点的位置。

完整配置示例

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tickTime=2000
dataDir=/var/lib/zookeeper
clientPort=2181
4lw.commands.whitelist=mntr,conf,ruok

initLimit=5
syncLimit=2
server.1=zoo1:2888:3888
server.2=zoo2:2888:3888
server.3=zoo3:2888:3888

autopurge.snapRetainCount=3
autopurge.purgeInterval=1

新增参数说明

initLimit

  • 必需参数
  • 说明：允许跟随者连接并同步到领导者的时间量（以tick为单位）
  • 示例计算：5个tick，每个2000毫秒，服务器将等待10秒来连接和同步领导者

syncLimit

  • 必需参数
  • 说明：允许跟随者与ZooKeeper同步的时间量（以tick为单位）
  • 行为：如果跟随者落后领导者太远，它们将被丢弃

server.X

  • 必需参数
  • 格式：server.X=hostname:port1:port2
  • 说明：集群中所有服务器的服务器ID（X部分）、主机名（或IP地址）和端口
  • 作用：ID区分集群的每个节点，允许每个节点知道其他节点的位置
  • 默认端口：ZooKeeper的默认端口是2888:3888

myid文件配置

由于我们已将服务器ID分配给特定主机/端口，我们还必须定义此节点在列表中是哪个服务器。我们通过存储在数据目录中的myid文件来完成此操作。

创建myid文件：

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# 节点1
echo "1" > /var/lib/zookeeper/myid

# 节点2  
echo "2" > /var/lib/zookeeper/myid

# 节点3
echo "3" > /var/lib/zookeeper/myid

自动清理配置

autopurge.snapRetainCount

  • 可选参数，默认值：3
  • 说明：清理旧快照和事务日志时保留的快照和相应事务日志数量
  • 背景：ZooKeeper自动保留事务日志并在发生更改时写入。定期拍摄当前状态快照，此快照取代比快照更旧的事务日志。但是，ZooKeeper从不清理旧快照或旧事务日志；随着时间推移，它们将默默填满每个服务器上的可用磁盘空间
  • 最小值：不能设置低于3

autopurge.purgeInterval

  • 可选参数，默认值：0
  • 说明：清理任务之间的时间（小时）
  • 重要：默认为0，必须设置为1或更高以启用快照和事务日志的自动清理
  • 建议：设置为24（一天一次）是可接受的

多节点配置示例

第二个节点配置

更新<ZOOKEEPER_HOME>/conf/zoo.cfg文件，使其与节点1上的内容匹配：

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tickTime=2000
dataDir=/var/lib/zookeeper
clientPort=2181
4lw.commands.whitelist=mntr,conf,ruok

initLimit=5
syncLimit=2
server.1=zoo1:2888:3888
server.2=zoo2:2888:3888
server.3=zoo3:2888:3888

autopurge.snapRetainCount=3
autopurge.purgeInterval=1

创建内容为”2”的myid文件：

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echo "2" > /var/lib/zookeeper/myid

第三个节点配置

配置文件与前两个节点相同，myid文件内容为”3”：

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echo "3" > /var/lib/zookeeper/myid

对于5节点集群的服务器4和5，重复此过程（这是罕见情况）。

ZooKeeper环境配置

为了在集群出现问题时便于故障排除，建议在启用日志记录和适当的JVM垃圾收集（GC）设置的情况下运行ZooKeeper。

环境配置文件

  1. 创建环境配置文件：在<ZOOKEEPER_HOME>/conf目录中创建名为zookeeper-env.sh的文件（与zoo.cfg相同位置）。此文件需要在集群的每个服务器上存在。

  2. 添加配置：将以下设置添加到文件：

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ZOO_LOG_DIR="/path/for/log/files"
ZOO_LOG4J_PROP="INFO,ROLLINGFILE"

SERVER_JVMFLAGS="-Xms2048m -Xmx2048m -Xlog:gc*:file=$ZOO_LOG_DIR/zookeeper_gc.log:time,uptime:filecount=9,filesize=20M"

环境变量说明

变量 说明
ZOO_LOG_DIR ZooKeeper打印日志的服务器位置
ZOO_LOG4J_PROP 设置日志级别和日志追加器
SERVER_JVMFLAGS 垃圾收集和记录GC相关事件的参数

日志配置优化

  1. 查看默认设置：检查<ZOOKEEPER_HOME>/conf/log4j.properties中的默认设置，特别是log4j.appender.ROLLINGFILE.MaxFileSize参数。这设置了日志文件将滚动的大小，默认为10MB。

  2. 复制配置：将zookeeper-env.sh和对log4j.properties的任何更改复制到集群中的每个服务器。

注意：以上说明仅适用于Linux服务器。默认的zkServer.sh脚本包含对zookeeper-env.sh文件的支持，但脚本的Windows版本zkServer.cmd不包含。要在Windows服务器上进行相同配置，需要直接在zkServer.cmd中进行更改。

ZooKeeper启动和停止

启动ZooKeeper

使用<ZOOKEEPER_HOME>/bin/zkServer.sh或zkServer.cmd脚本启动集群：

Linux系统：

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zkServer.sh start

Windows系统：

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zkServer.cmd start

此命令需要在将运行ZooKeeper的每个服务器上运行。

提示：您应该在定义存储的目录中看到ZooKeeper日志。但是，启动后立即，您可能还看不到zookeeper_gc.log，因为它可能直到第一次发生垃圾收集才会出现。

关闭ZooKeeper

使用相同的脚本和”stop”命令在每个服务器上关闭ZooKeeper：

Linux系统：

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zkServer.sh stop

Windows系统：

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zkServer.cmd stop

集群状态检查

检查ZooKeeper节点状态：

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# 检查节点状态
zkServer.sh status

# 使用4字母命令检查
echo stat | nc localhost 2181
echo ruok | nc localhost 2181

Solr配置集成

启动Solr时，必须提供ZooKeeper地址，否则Solr不知道如何使用它。这可以通过两种方式完成：

  1. 在每次启动时定义连接字符串：在Solr集群每个节点的每次启动时提供运行ZooKeeper的服务器列表
  2. 编辑Solr包含文件：作为永久系统参数

ZooKeeper连接字符串

引用Solr中ZooKeeper的位置时，最好使用集群中所有服务器的地址。如果一个恰好宕机，Solr将能够自动将请求发送到列表中的另一个服务器。

重要提醒：ZooKeeper版本3.5及更高版本支持服务器地址和角色的动态重新配置。但请注意，Solr只能与静态ZooKeeper连接字符串中列出的服务器通信。

使用chroot

如果您的集群被或将被Solr之外的其他系统共享，您应该考虑定义特定于应用程序的znodes，或仅包含Solr文件的分层命名空间。

创建chroot

使用bin/solr命令创建chroot：

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bin/solr zk mkroot /solr -z zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181

创建znode后，它的行为类似于文件系统上的目录：Solr在ZooKeeper中存储的数据嵌套在主数据目录下，不会与使用同一ZooKeeper集群的其他系统或进程的数据混合。

使用-z参数配置

将Solr指向您创建的ZooKeeper集群是使用bin/solr脚本时使用-z参数的简单事项。

示例：指向ZooKeeper与chroot

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bin/solr start -e cloud -z zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181/solr

自动创建znode：如果znode不存在，可以设置ZK_CREATE_CHROOT环境变量为true在启动时自动创建它：

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ZK_CREATE_CHROOT=true bin/solr start -e cloud -z zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181/solr

更新Solr包含文件

如果您更新覆盖bin/solr使用的默认值的Solr包含文件（solr.in.sh或solr.in.cmd），则不必在bin/solr命令中使用-z参数。

Linux系统配置

solr.in.sh：

查找注释掉的部分：

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# Set the ZooKeeper connection string if using an external ZooKeeper ensemble
# e.g. host1:2181,host2:2181/chroot
# Leave empty if not using SolrCloud
#ZK_HOST=""

移除注释并输入ZooKeeper连接字符串：

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# Set the ZooKeeper connection string if using an external ZooKeeper ensemble
# e.g. host1:2181,host2:2181/chroot
# Leave empty if not using SolrCloud
ZK_HOST="zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181/solr"

Windows系统配置

solr.in.cmd：

查找注释掉的部分：

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REM Set the ZooKeeper connection string if using an external ZooKeeper ensemble
REM e.g. host1:2181,host2:2181/chroot
REM Leave empty if not using SolrCloud
REM set ZK_HOST=

移除注释并输入连接字符串：

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REM Set the ZooKeeper connection string if using an external ZooKeeper ensemble
REM e.g. host1:2181,host2:2181/chroot
REM Leave empty if not using SolrCloud
set ZK_HOST=zk1:2181,zk2:2181,zk3:2181/solr

增加文件大小限制

默认限制

ZooKeeper设计用于保存小文件，大小约为千字节。默认情况下，ZooKeeper的文件大小限制为1MB。尝试写入或读取大于此限制的文件将导致错误。

需要大文件的功能

一些Solr功能需要可能大于默认限制的配置资源：

  • 文本分析同义词
  • LTR（学习排序）
  • OpenNLP命名实体识别

配置jute.maxbuffer

ZooKeeper可以通过Java系统属性jute.maxbuffer配置以增加此限制。此配置对于ZooKeeper服务器和连接到服务器的所有客户端都是必需的，并且必须在指定的任何地方都相同。

在ZooKeeper节点上配置

必须在每个外部ZooKeeper节点上配置jute.maxbuffer。以下任何方式都可以实现（注意只有第一个选项在Windows上有效）：

  1. 在zoo.cfg中配置（增加到10MB以下1字节）：
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jute.maxbuffer=0x9fffff
  1. 在zookeeper-env.sh中配置（增加到50MiB）：
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JVMFLAGS="$JVMFLAGS -Djute.maxbuffer=50000000"
  1. 在zkServer.sh中配置（增加到5MiB）：
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JVMFLAGS="$JVMFLAGS -Djute.maxbuffer=5000000"

为ZooKeeper客户端配置

bin/solr脚本调用充当ZooKeeper客户端的Java程序。当您使用Solr的捆绑ZooKeeper服务器而不是设置外部ZooKeeper集群时，下面描述的配置也将配置ZooKeeper服务器。

将设置添加到Solr包含文件中的SOLR_OPTS环境变量：

Linux系统（solr.in.sh）：

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# 增加文件大小限制到2MB
SOLR_OPTS="$SOLR_OPTS -Djute.maxbuffer=0x200000"

Windows系统（solr.in.cmd）：

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REM 增加文件大小限制到2MB
set SOLR_OPTS=%SOLR_OPTS% -Djute.maxbuffer=0x200000

生产环境最佳实践

1. 硬件配置建议

服务器规格

组件 推荐配置 说明
CPU 4核心以上 ZooKeeper对CPU要求不高，但需要足够处理并发请求
内存 4GB-8GB 推荐8GB，确保有足够内存缓存数据
存储 SSD 事务日志写入性能直接影响ZooKeeper性能
网络 千兆以太网 节点间通信需要稳定的网络连接

JVM配置优化

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# zookeeper-env.sh
SERVER_JVMFLAGS="-Xms4096m -Xmx4096m \
  -XX:+UseG1GC \
  -XX:MaxGCPauseMillis=200 \
  -XX:+PrintGC \
  -XX:+PrintGCDetails \
  -XX:+PrintGCTimeStamps \
  -Xloggc:$ZOO_LOG_DIR/zookeeper_gc.log \
  -XX:+UseGCLogFileRotation \
  -XX:NumberOfGCLogFiles=10 \
  -XX:GCLogFileSize=10M"

2. 存储和数据管理

数据目录配置

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# 为不同类型数据使用独立目录
dataDir=/var/lib/zookeeper/data
dataLogDir=/var/lib/zookeeper/logs

存储最佳实践

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# 事务日志和数据快照分离
dataDir=/data/zookeeper/snapshots    # 数据快照目录
dataLogDir=/logs/zookeeper/txnlogs   # 事务日志目录（推荐SSD）

自动清理配置

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# 更保守的清理策略
autopurge.snapRetainCount=5
autopurge.purgeInterval=6    # 6小时清理一次

3. 网络和安全配置

防火墙配置

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# 开放必要端口
# 客户端端口
iptables -A INPUT -p tcp --dport 2181 -j ACCEPT

# 集群内部通信端口
iptables -A INPUT -p tcp --dport 2888 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p tcp --dport 3888 -j ACCEPT

SSL加密配置

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# 启用SSL（ZooKeeper 3.5+）
SERVER_JVMFLAGS="$SERVER_JVMFLAGS \
  -Dzookeeper.ssl.keyStore.location=/path/to/keystore.jks \
  -Dzookeeper.ssl.keyStore.password=password \
  -Dzookeeper.ssl.trustStore.location=/path/to/truststore.jks \
  -Dzookeeper.ssl.trustStore.password=password"

4. 监控和告警

关键监控指标

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#!/bin/bash
# zookeeper-monitor.sh

ZK_HOST="localhost:2181"

# 检查ZooKeeper状态
echo "ruok" | nc $ZK_HOST | grep imok > /dev/null
if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "ZooKeeper is running"
else
    echo "ZooKeeper is not responding"
    exit 1
fi

# 检查是否为Leader
echo "stat" | nc $ZK_HOST | grep "Mode: leader" > /dev/null
if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "This node is the leader"
fi

# 检查连接数
CONNECTIONS=$(echo "stat" | nc $ZK_HOST | grep "Connections:" | awk '{print $2}')
echo "Current connections: $CONNECTIONS"

# 检查延迟
LATENCY=$(echo "stat" | nc $ZK_HOST | grep "Latency" | awk '{print $6}' | cut -d'/' -f2)
echo "Average latency: $LATENCY ms"

Prometheus监控集成

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# 使用JMX导出器监控ZooKeeper
java -jar jmx_prometheus_javaagent.jar=8080:zookeeper.yml \
  -cp $CLASSPATH \
  org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain \
  zoo.cfg

5. 备份和恢复策略

数据备份脚本

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#!/bin/bash
# zk-backup.sh

BACKUP_DIR="/backup/zookeeper"
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
ZK_DATA_DIR="/var/lib/zookeeper"

# 创建备份目录
mkdir -p $BACKUP_DIR/$DATE

# 停止ZooKeeper
zkServer.sh stop

# 备份数据
cp -r $ZK_DATA_DIR/* $BACKUP_DIR/$DATE/

# 启动ZooKeeper
zkServer.sh start

# 压缩备份
tar -czf $BACKUP_DIR/zk_backup_$DATE.tar.gz -C $BACKUP_DIR $DATE
rm -rf $BACKUP_DIR/$DATE

echo "Backup completed: $BACKUP_DIR/zk_backup_$DATE.tar.gz"

数据恢复过程

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#!/bin/bash
# zk-restore.sh

BACKUP_FILE="$1"
ZK_DATA_DIR="/var/lib/zookeeper"

if [ -z "$BACKUP_FILE" ]; then
    echo "Usage: $0 <backup_file.tar.gz>"
    exit 1
fi

# 停止所有ZooKeeper节点
for host in zk1 zk2 zk3; do
    ssh $host "zkServer.sh stop"
done

# 清理数据目录
rm -rf $ZK_DATA_DIR/*

# 恢复数据
tar -xzf $BACKUP_FILE -C $ZK_DATA_DIR --strip-components=1

# 启动ZooKeeper节点
for host in zk1 zk2 zk3; do
    ssh $host "zkServer.sh start"
done

6. 运维脚本集合

集群健康检查

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#!/bin/bash
# zk-cluster-health.sh

ZK_HOSTS=("zk1:2181" "zk2:2181" "zk3:2181")

echo "=== ZooKeeper Cluster Health Check ==="

for host in "${ZK_HOSTS[@]}"; do
    echo "Checking $host..."
    
    # 检查连通性
    if echo "ruok" | nc ${host/:/ } | grep -q "imok"; then
        echo "  ✓ $host is responding"
        
        # 获取角色
        role=$(echo "stat" | nc ${host/:/ } | grep "Mode:" | awk '{print $2}')
        echo "  Role: $role"
        
        # 获取zxid
        zxid=$(echo "stat" | nc ${host/:/ } | grep "Zxid:" | awk '{print $2}')
        echo "  Zxid: $zxid"
    else
        echo "  ✗ $host is not responding"
    fi
    echo ""
done

自动化部署脚本

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#!/bin/bash
# zk-deploy.sh

NODES=("zk1" "zk2" "zk3")
ZK_VERSION="3.9.0"
ZK_HOME="/opt/zookeeper"
ZK_DATA_DIR="/var/lib/zookeeper"

for i in "${!NODES[@]}"; do
    node=${NODES[$i]}
    node_id=$((i + 1))
    
    echo "Deploying ZooKeeper to $node..."
    
    # 创建目录
    ssh $node "sudo mkdir -p $ZK_HOME $ZK_DATA_DIR"
    
    # 复制安装包
    scp zookeeper-$ZK_VERSION.tar.gz $node:/tmp/
    ssh $node "cd /opt && sudo tar -xzf /tmp/zookeeper-$ZK_VERSION.tar.gz && sudo ln -sf zookeeper-$ZK_VERSION zookeeper"
    
    # 配置文件
    scp zoo.cfg $node:$ZK_HOME/conf/
    scp zookeeper-env.sh $node:$ZK_HOME/conf/
    
    # 创建myid文件
    ssh $node "echo $node_id | sudo tee $ZK_DATA_DIR/myid"
    
    # 设置权限
    ssh $node "sudo chown -R zookeeper:zookeeper $ZK_HOME $ZK_DATA_DIR"
    
    echo "$node deployment completed"
done

故障排除指南

常见问题及解决方案

1. ZooKeeper无法启动

问题症状：

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Unable to read additional data from server sessionid 0x0

排查步骤：

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# 检查端口占用
netstat -tulpn | grep 2181

# 检查数据目录权限
ls -la /var/lib/zookeeper/

# 查看启动日志
tail -f /var/log/zookeeper/zookeeper.log

2. 集群分裂问题

问题症状：部分节点无法连接到集群

解决方案：

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# 检查网络连通性
for host in zk1 zk2 zk3; do
    echo "Testing $host..."
    nc -zv $host 2888
    nc -zv $host 3888
done

# 检查防火墙规则
iptables -L | grep 2888
iptables -L | grep 3888

# 同步时间
ntpdate -s time.nist.gov

3. 性能问题

问题症状：客户端连接缓慢或超时

优化措施：

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# 调整tickTime
tickTime=1000  # 从2000降低到1000

# 增加会话超时
# 在Solr中设置
-DzkClientTimeout=30000

# 优化JVM GC
SERVER_JVMFLAGS="-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=50"

日志分析工具

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#!/bin/bash
# zk-log-analyzer.sh

LOG_FILE="/var/log/zookeeper/zookeeper.log"

echo "=== ZooKeeper Log Analysis ==="

# 统计错误
echo "Error count:"
grep -c "ERROR" $LOG_FILE

# 检查内存使用
echo "Memory warnings:"
grep -i "memory" $LOG_FILE | tail -5

# 检查GC问题
echo "GC events:"
grep -c "Full GC" /var/log/zookeeper/zookeeper_gc.log

# 检查连接问题
echo "Connection issues:"
grep -i "connection" $LOG_FILE | tail -10

总结

通过本指南，您应该能够成功配置和管理生产级别的ZooKeeper集群。关键要点包括：

  1. 合理规划节点数量：通常使用3或5个节点，保持奇数个节点
  2. 正确配置参数：包括tickTime、initLimit、syncLimit等关键参数
  3. 优化JVM设置：配置适当的内存和GC参数
  4. 建立监控体系：监控集群健康状态和性能指标
  5. 制定备份策略：定期备份ZooKeeper数据
  6. 安全配置：启用SSL加密和访问控制

记住，ZooKeeper是Solr集群的协调中心，其稳定性直接影响整个搜索服务的可用性。在生产环境中，务必遵循最佳实践，建立完善的监控和运维流程。

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