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Zookeeper入门与实战指南

1. 什么是Zookeeper？

Zookeeper 是一个开源的分布式协调框架，属于 Apache Hadoop 生态系统的一部分。它的主要功能是解决分布式系统中常见的数据管理问题，如统一命名服务、状态同步、集群管理以及分布式应用的配置管理等。通过 Zookeeper，可以实现多个节点之间的高效通信与数据协调。

2. Zookeeper 核心概念

2.1 Zookeeper 的文件系统数据结构

Zookeeper维护一个类似文件系统的数据结构，每个子目录项称为 znode（目录节点）。与传统文件系统类似，我们可以创建、删除znode，并在znode下创建子znode。Zookeeper支持多种类型的znode：

2.2 监听通知机制

Zookeeper 提供强大的事件监听功能，客户端可以注册监听某些节点或目录的事件。一旦触发相应事件，监听会立即移除，确保不会有重复触发。

• 节点监听：注册监听某个节点或其子节点的事件。当节点被删除或修改时，客户端会收到通知。

• 目录监听：注册监听某个目录的事件。当目录下子节点被创建或删除时，客户端会收到通知。

• 递归子节点监听：注册监听某个目录及其所有递归子目录的事件。当目录下任何子节点发生结构变化时，客户端会收到通知。

Zookeeper 支持以下事件类型：

• NodeCreated：节点创建
• NodeDeleted：节点删除
• NodeDataChanged：节点数据变化
• NodeChildrenChanged：子节点列表变化
• DataWatchRemoved：节点监听被移除
• ChildWatchRemoved：子节点监听被移除

2.3 Zookeeper 的经典应用场景

Zookeeper 在分布式系统中有广泛的应用场景，常见包括：

3. Zookeeper 实战

3.1 安装 Zookeeper

1. 安装 Java 环境

确保 Java 环境配置正确：

java -version

2. 下载并安装 Zookeeper

wget https://mirror.bit.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.5.8/apache-zookeeper-3.5.8-bin.tar.gz
tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.8-bin.tar.gz
cd apache-zookeeper-3.5.8-bin

3. 配置配置文件

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

4. 启动 Zookeeper

bin/zkServer.sh start conf/zoo.cfg

5. 检查启动状态

echo stat | nc 192.168.109.200

6. 连接 Zookeeper

bin/zkCli.sh -server ip:port

3.2 使用命令行操作

查看支持命令

help

创建节点

create /test-node some-data

查看节点信息

get /test-node

修改节点数据

set /test-node some-data-changed

查看节点状态

stat /test-node

4. Zookeeper 的 ACL 权限控制

Zookeeper 的 ACL（访问控制列表）用于管理节点的读写权限。权限设置分为三个部分：权限模式（Scheme）、授权对象（ID）、权限信息（Permission）。

权限模式

权限信息

Zookeeper 定义了五种操作权限：

设置 ACL

create -s /zk-node datatest digest:gj:X/NSthOB0fD/OT6iilJ55WJVado=:cdrwa

获取 ACL

getAcl /zk-node

超级管理员模式

通过 JVM 系统参数启用 Super 模式：

-Dzookeeper.DigestAuthenticationProvider.superDigest=super

5. Zookeeper 的内存数据与持久化

5.1 内存数据

Zookeeper 的数据存储在内存中，通过文件系统数据结构（类似于传统文件系统）组织数据。其核心数据结构包括：

• DataTree：管理znode节点。
• DataNode：存储节点数据和 ACL 信息。

5.2 事务日志

Zookeeper 记录每一次客户端操作到事务日志中，支持事务的非阻塞性处理。事务日志文件命名规则为 log.X.Y，默认存储在 dataDir 目录。

5.3 数据快照

通过配置 snapCount，Zookeeper 会定期生成数据快照，记录全量数据状态。快照文件命名规则为 snapshot.X.X，默认存储在 dataDir 目录。

总结

Zookeeper 是一个强大而灵活的分布式协调框架，广泛应用于分布式系统的配置管理、注册中心、分布式锁等场景。通过合理配置和使用其核心功能，开发者可以充分发挥 Zookeeper 的优势，构建高效可靠的分布式系统。