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ZooKeeper入门

一、ZooKeeper简介

1. ZooKeeper是什么

（帮助我们维护服务器使得服务器具有高可用性）

• zookeeper 动物园管理员
  Apache ZooKeeper是一个开源的分布式服务框架，为分布式应用提供协调服务，用来解决分布式应用中的数
  据管理问题，如：配置管理、域名服务、分布式同步、集群管理等
  分布式和集群的概念：
  - 分布式
  将一个大型应用的不同业务部署在不同的服务器上，解决高并发的问题
  
  - 集群
  将同一个业务部署在多台服务器上，提高系统的高可用性
  

2. ZooKeeper组成

主要包括两部分：==文件系统、通知机制==

2.1 文件系统

ZooKeeper维护一个类似Linux文件系统的数据结构，用于存储数据- 数据模型结构是一种树形结构，由许多节点构成- 每个节点叫做ZNode（ZooKeeper Node）- 每个节点对应一个唯一路径，通过该路径来标识节点，如 /app1/p_2- 每个节点只能存储大约1M的数据![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200217103129983.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGVuZ3dlaTIzMDYxMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70)节点类型有四种： 持久化的：	- 持久化目录节点 persistent		客户端与服务器断开连接，该节点仍然存在	- 持久化顺序编号目录节点 persistent_sequential		客户端与服务器断开连接，该节点仍然存在，此时节点会被顺序编	号，如：000001、000002.....   临时的：	- 临时目录节点 ephemeral		客户端与服务器断开连接，该节点会被删除	- 临时顺序编号目录节点 ephemeral_sequential		客户端与服务器断开连接，该节点会被删除，此时节点会被顺序编号，如：000001、000002.....

2.2 通知机制

ZooKeeper是一个基于观察者模式设计(被观察的对象发生变化，他就知道)的分布式服务管理框架	1. ZooKeeper负责管理和维护项目的公共数据，并接受观察者的注册（订阅）	2. 一旦这些数据发生变化，ZooKeeper就会通知已注册的观察者	3. 此时被zookeeper通知的观察者就可以做出相应的反应简单来说，客户端注册监听它关心的目录节点，当目录节点发生变化时，ZooKeeper会通知客户端ZooKeeper是一个订阅中心（注册中心）![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200217104542150.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGVuZ3dlaTIzMDYxMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

3. zookeeper应用场景

3.1 配置管理

场景：集群环境、服务器的许多配置都是相同的，如：数据库连接信息，当需要修改这些配置时必须同时修改每台服务器，很麻烦。zookeeper解决：把这些配置全部放到ZooKeeper上，保存在ZooKeeper的某个目录节点中，然后所有的应用程序（客户端）对这个目录节点进行监视Watch，一旦配置信息发生变化，ZooKeeper会通知每个客户端，然后从ZooKeeper获取新的配置信息，并应用到系统中。

3.2 集群管理

场景：集群环境下，如何知道有多少台机器在工作？是否有机器退出或加入？需要选举一个总管master，让总管来管理集群zookeeper解决：在父目录GroupMembers下为所有机器创建临时目录节点，然后监听父目录节点的子节点变化，**一旦有机器挂掉，该机器与ZooKeeper的连接断开，其所创建的临时目录节点被删除，所有其他机器都会收到通知。**当有新机器加入时也是同样的道理。选举master：为所有机器创建临时顺序编号目录节点，给每台机器编号，然后每次选取编号最小的机器作为master

3.3 负载均衡

ZooKeeper本身是不提供负载均衡策略的，需要自己实现，所以准确的说，是在负载均衡中使用ZooKeeper来做集群的协调（也称为软负载均衡）实现思路：	1. 将ZooKeeper作为服务的注册中心，所有服务器在启动时向注册中心登陆自己能够提供的服务	2. 服务的调用者到注册中心获取能够提供所需要服务的服务器列表，然后自己根据负载均衡算法，从中选取一台服务器进行连接	3. 当服务器列表发生变化时，如：某台服务器宕机下线，或新机器加入，ZooKeeper会自动通知调用者重新获取服务列表

实际上利用了ZooKeeper的特性，将ZooKeeper用为服务的注册和变更通知中心

二、ZooKeeper安装

1. 安装

ZooKeeper一般都运行在Linux平台 步骤： 1. 官网下载：http://zookeeper.apache.org/ 解压zookeeper3.4.13.tar.gz

cd ~/software		tar -zxf zookeeper3.4.13.tar.gz		```		2. 配置文件

# 创建存放数据文件的目录	cd zookeeper3.4.13/	mkdir data	# 创建配置文件	cd conf	cp zoo_sample.cfg zoo.cfg # 默认使用的是zoo.cfg，名称固定必须是zoo.cfg，zookeeper默认使用zoo.cfg这个名字为配置文件名	# 修改配置文件	vim zoo.cfg	dataDir=../data # 指定数据存放目录

3. 启动zookeeper

cd bin	./zkServer.sh start  # 启动 	./zkServer.sh  status   # 查看状态	./zkServer.sh stop  #停止	./zkServer.sh restart  # 重启

4. 客户端连接zookeeper

./zkCli.sh # 启动客户端，默认连接本机的2181端口	或	./zkCli.sh -server 服务器地址：端口 # 连接指定主机、指定端口的zookeeper	quit # 退出客户端	```

2. 配置文件

ot@ysw:/home/ysw/zookeeper/zookeeper1/conf# vim zoo.xfgroot@ysw:/home/ysw/zookeeper/zookeeper1/conf# lsconfiguration.xsl  log4j.properties  zoo.cfg  zoo_sample.cfg# The number of ticks that the initial # synchronization phase can takeinitLimit=10# The number of ticks that can pass between # sending a request and getting an acknowledgementsyncLimit=5# the directory where the snapshot is stored.# do not use /tmp for storage, /tmp here is just # example sakes.dataDir=../data# the port at which the clients will connectclientPort=2181# the maximum number of client connections.# increase this if you need to handle more clients#maxClientCnxns=60## Be sure to read the maintenance section of the # administrator guide before turning on autopurge.## http://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperAdmin.html#sc_maintenance## The number of snapshots to retain in dataDir#autopurge.snapRetainCount=3# Purge task interval in hours# Set to "0" to disable auto purge feature#autopurge.purgeInterval=1server.1=192.168.0.101:6661:7771server.2=192.168.0.101:6662:7772server.3=192.168.0.101:6663:7773

三、客户端操作

1. 常用命令
   
2. 详解
   查看指定节点的详细信息： ls2 /

# 子节点名称数组[zookeeper]# ---------------节点的状态信息，也称为stat结构体-------------------------------#创建该znode的事务的zxid(ZooKeeper Transaction ID)# 事务ID是ZooKeeper为每次更新操作/事务操作分配一个全局唯一的id，表示zxid，值越小，表示越先执行cZxid = 0x0 	# 0x0表示十六进制数0# 创建时间ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970# 最后一次更新的zxidmZxid = 0x0# 最后一次更新的时间mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970# 最后更新的子节点的事务id(zxid)pZxid = 0x0# 子节点的变化号，表示子节点被修改的次数，1表示从未被修改过cversion = 1# 当前节点的变化号，0表示从未被修改过dataVersion = 0# 访问控制列表的变化号 access control listaclVersion = 0# 如果临时节点，表示当前节点的拥有者的sessionId# 如果不是临时节点，则值为0ephemeralOwner = 0x0# 数据长度dataLength = 0 # 子节点数据numChildren = 1

顺序编号节点：

- 顺序编号会紧跟在节点名称后面，节点最终名称为：节点名+序号，如/test0000000005 - 顺序编号是一个递增的计数器 - 顺序编号是由父节点维护，从已有的子节点个数开始（包括临时节点和被删除的节点） - 如果子节点为空，则从0000000000开始，依次递增1 - 在分布式系统中，顺序编号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端就可以根据序号推断事件的顺序

四、ZooKeeper集群

1. 配置集群

步骤：	1. 准备多台ZooKeeper服务器	2. 配置ZooKeeper服务器		在每台服务器的conf/zoo.cfg文件中添加如下内容：

server.20=192.168.4.20:2888:3888server.21=192.168.4.21:2888:3888server.22=192.168.4.22:2888:3888

格式： server.A=B:C:D			A表示这台服务器的编号ID，是一个数字			B表示服务器的IP地址或域名			C表示这台服务器与集群中的Leader交换信息时使用的端口			D表示执行选举Leader服务器时互相通信的端口		3. 创建myid配置文件		在集群环境下，需要在dataDir 目录中创建一个名为myid 的文件，文件内容是当前服务器的编号ID，即上面配置的A

cd dataecho A的值 > myid

ZooKeeper启动时会读取这个文件，将里面的数字与zoo.cfg中配置的server.A进行比较，从而判断这台服务器是哪个		4. 测试集群环境			启动所有ZooKeeper服务器，查看状态			此时在某台服务器上执行更新操作时，其他服务器也会同步

2. 集群特性

- 一个ZooKeeper集群中，有一个领导者Leader和多个跟随者Follower	- Leader负责进行投票的发起和决议，更新系统状态	- Follower用于接收客户端的请求并向客户端返回结果，在选举Leader过程中参与投票	- 半数机制：集群中只要有半数以上节点存活，集群就能够正常工作，所以一般集群中的服务器个数都为奇数	- 全局数据一致：集群中每台服务器保存一份相同的数据副本，不论客户端连接到哪个服务器，数据都是一致的	- 更新请求顺序执行：来自同一个客户端的更新请求，按其发送顺序依次执行	- 数据更新的原子性：一次数据更新，要么成功，要么失败	- 实时性：在一定的时间范围内，客户端能读取到最新数据

3. 选举机制

ZooKeeper在提供服务时会自动选举一个节点服务器作为Leader，其他都是Follower

选举流程： 1. Server1启动，给自己投票，然后发送投票信息，由于其它服务器都还没启动，所以它发现的消息收不到 任何反馈，此时Server1为Looking状态 2. Server2启动，给自己投票，同时与Server1通信交换选举结果，由于Server2的id值较大，所以Server2胜 出，但由于投票数没有过半，此时Server1和Server2都为Looking状态 3. Server3启动，给自己投票，同时与Server1和Server2通信交换选举结果，由于Server3的id值较大，所以 Server3胜出，此时票数已经过半，所以Server3为Leader，Server1和Server2为Follower 4. Server4启动，给自己投票，同时与Server1、Server2、Server3通信交换选举结果，尽管Server4的id较 大，但由于集群中已经存在Leader，所以Server4只能为Follower 5. Server5启动，同Server4类似，只能为Follower 总结： - 每个服务器在启动时都会选择自己，然后将投票信息发送出去 - 服务器编号ID越大，在选择算法中的权重越大 - 投票数必须过半，才能选出Leader - 谁是Leader：启动顺序的前集群数/2+1 个服务器中，id值最大的会成为Leader

4. 监听机制

4.1 监听节点值的变化

# 在集群的A服务器，监听某个节点值的变化get /yyy watch# 在集群的B服务器，修改对应节点的值set /yyy myyyy# 此时A服务器会收到事件NodeDataChangedWATCHER::WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/yyy

监听Watch事件是一个一次性的触发器，当数据改变时只会触发一次，如果以后这个数据再发生改变，则不会再次触发

4.2 监听节点的子节点变化

# 在集群的A服务器，监听某个节点的子节点的变化ls /yyy watch# 在集群的B服务器，创建/修改/删除对应节点的子节点create /yyy/hello hello# 此时A服务器会收到事件NodeChildrenChangedWATCHER::WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/yyy
   
   
    
     org.apache.zookeeper
    
    
     zookeeper
    
    
     3.4.13
    </
   

五、Java访问ZooKeeper

步骤：

1. 添加jar包

   
   	
    
     org.apache.zookeeper
    	
    
     zookeeper
    	
    
     3.4.13
    
   

2. 操作

public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException,InterruptedException {
   //获取ZooKeeper的连接，即创建ZooKeeper的客户端String connectString = "127.0.0.1:2181"; //服务器地址int sessionTimeout = 3000; //超时时间，单位为毫秒Watcher watcher = new MyWatcher();ZooKeeper zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout,watcher);// Thread.sleep(2000);// System.out.println(zkClient.getState());/*** 操作ZooKeeper*///查看指定节点下的内容// List
   
     children = zkClient.getChildren("/", true);//第二个参数表示是否监视该节点// System.out.println(children);//创建节点，OPEN_ACL_UNSAFE表示acl权限列表为完全开放，PERSISTENT表示节点类型为持久化节点// zkClient.create("/world", "世界".getBytes(),ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);//获取节点的数据（节点的值和节点状态Stat）// byte[] data = zkClient.getData("/world", true, null);// System.out.println(new String(data));// Stat stat = new Stat();// byte[] data = zkClient.getData("/hello", true, stat);// byte[] data = zkClient.getData("/hello", new DataWatcher(), stat);// System.out.println(new String(data));// // System.out.println(stat);// System.out.println(stat.getCtime());// System.out.println(stat.getVersion());// System.out.println(stat.getDataLength());//修改节点的数据// zkClient.setData("/hello","aaa".getBytes(),stat.getVersion()); //第三个参数表示当前节点的数据版本，一般先获取数据stat，然后指定数据版本// zkClient.setData("/hello", "bbb".getBytes(), 1); //也可以设置为1，表示不检测版本//删除节点// zkClient.delete("/hello", 1);//判断节点是否存在System.out.println(zkClient.exists("/hello",false)); //存在时返回节点状态，不存在则返回null//休眠// Thread.sleep(1000000);//关闭连接zkClient.close();}
   

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