Zookeeper

一、zk简介

Zookeeper（动物园管理者）简称ZK，一个分布式的，开发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的重要组装件。Zookeeper使用Java所编写，但是支持 Java 和 C 两种编程语言。

二、数据模型

2.1、模型结构

2.2、模型的特点

每个子目录如 /node1 都被称作一个 znode（节点）。这个znode是它所在的路径唯一标识
znode可以有子节点目录，并且每个znode可以存储数据
znode 是有版本的，每个znode中存储的数据可以有多个版本，也就是一个访问路径中可以存储多份数据
znode 可以被监控，包括这个目录节点中存储的数据的修改，子节点目录的变化等，一旦变化可以通知设置监控的客户端

2.3、节点的分类

2.3.1、持久节点（PERSISTENT）

是指在节点创建后，就一直存在，直到有删除操作来主动删除这个节点——不会因为创建该节点的客户端失效而消失。

2.3.2、持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）

该类节点的基本特征和上面的结点类型是一致的。额外的特性是，在zk中，每个父节点会为他的第一级子节点维护一份时序，会记录每个子节点创建的先后顺序。基于这个特性，在创建子节点的时候，可以设置个属性，那么在创建节点过程中，ZK会自动为给定接节点名加上一个数字后缀，作为新的节点名。这个数字后缀的范围是整型的最大值。

2.3.3、临时节点（EPHEMERAL）

和持久节点不同的是，临时节点的生命周期和客户端会话绑定。也就是说，如果客户端会话失效，那么这个节点就会自动被清除掉。注意，这一提到的是会话失效，而非连接断开。另外，咋临时节点下面不能创建子节点。

2.3.4、临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）

具有临时节点特点，额外的特性是，每个父节点会为他的第一级子节点维护一份时序。这点和刚才提到的持久顺序节点类似。

三、安装

3.1、linux系统安装

# 1.安装jdk并配置环境变量 & 下载 zk安装包
- https://dlcdn.apache.org/zookeeper/zookeeper-3.6.3/apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz

# 2.下载安装包上传到linux中，并解压缩
- tar -zxvf zookeeper-3.6.3.tar.gz

# 3.重命名安装目录
- mv zookeeper-3.6.3 zk

# 4.配置zoo.cfg配置文件
- 1.修改zk的conf目录下的zoo_sample.cfg，修改完后，重命名为zoo.cfg
  tickTime=2000
  initLimit=10
  syncLimit=4
  dataDir=/usr/zookeeper/zkdata
  clientPort=2181
  
# 5.启动zk
- 在zk的bin目录下，运行zkServer.sh
	./bin/zkServer.sh start /usr/zookeepe/conf/zoo.cfg
 
# 6.使用jsp查看启动是否成功

# 7.启动客户端连接到zk
- ./bin/zkCli.sh -server 192.168.0.220:2181
	注意：可以通过 ./bin/zkCli.sh help 查看客户端所有可以执行的命令

3.2、docker安装zookeeper

# 1.获取zk镜像
- docker pull zookeeper:3.4.14

# 2.启动zk服务
- docker run --name zk -p 2181:2181 -d zookeeper:3.4.14

3.3、配置文件详解

# The number of milliseconds of each tick  心跳停止的最长时间2s
tickTime=2000

# The number of ticks that the initial    
# synchronization phase can take           
initLimit=10           # 初始化集群时集群节点同步超时时间

# The number of ticks that can pass between 
# sending a request and getting an acknowledgement  
syncLimit=5           # 集群在运行过程中同步数据超时时间

# the directory where the snapshot is stored.
# do not use /tmp for storage, /tmp here is just     
# example sakes.
dataDir=/tmp/zookeeper         # 默认数据存储位置

# the port at which the clients will connect     
clientPort=2181               # 服务监听端口号

# the maximum number of client connections.
# increase this if you need to handle more clients
#maxClientCnxns=60           # 线程池数量

# 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            # 这个参数和下面的参数搭配使用，这个参数指定了需要保留的文件数目。默认是保留3个。 
# Purge task interval in hours
# Set to "0" to disable auto purge feature
#autopurge.purgeInterval=1          # 3.4.0及之后版本，ZK提供了自动清理事务日志和快照文件的功能，这个参数指定了清理频率，单位是小时，需要配置一个1或更大的整数，默认是0，表示不开启自动清理功能。

四、客户端基本指令

# 1. ls path                 查看特定节点下面的子节点

# 2. create path data        创建一个节点，并给节点绑定数据（默认是持久性节点）
  - create path data                    创建持久节点（默认是持久节点）
  - create -s path data                 创建持久顺序节点
  - create -e path data                 创建临时性节点（注意：临时节点不能含有任何子节点）
  - create -e -s path data              创建临时顺序节点（注意：临时节点不能含有任何子节点）
	
# 3. stat path               查看节点状态
# 4. set path data           修改节点数据
# 5. ls2 path                查看节点下孩子和当前节点的状态
# 6. history                 查看操作历史
# 7. get path                获得节点上绑定的数据信息
# 8. delete path             删除节点（注意：删除节点不能含有子节点）
# 9. rmr path                递归删除节点（注意：会将当前节点下所有节点删除）
# 10. quit                   退出当前会话（会话失败）

五、节点监听机制 watch

客户端可以检测znode节3点的变化。Znode节点的变化触发相应的事件，然后清除对该节点的监测。当检测一个znode节点时候，Zookeeper会发送通知给监测节点。一个Watch事件是一个一次性的触发器，当被设置了Watch的数据和目录发生了改变的时候，则服务器将这个改变发送给设置了Watch的客户端以便通知他们。

# 1. ls /path true           监听节点目录的变化
# 2. get /path true          监听节点数据的变化

六、java 操作 ZK

引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.101tec</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.10</version>
</dependency>

常见API操作

public class TestZKClient {
    private ZkClient zkClient;

    @Before()
    public void before() {
        zkClient = new ZkClient("10.15.0.5:2181", 6000 * 30, 6000, new SerializableSerializer());
    }

    @Test
    public void createNode() throws IOException {
        // 1.创建节点
        // 1. 持久性节点
        zkClient.create("/node1", "zhangsan", CreateMode.PERSISTENT);
        // 2. 持久顺序节点
        zkClient.create("/node2", "lisi", CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL);
        // 3. 临时性节点
        zkClient.create("/node3", "wangwu", CreateMode.EPHEMERAL);
        // 4. 临时顺序节点
        zkClient.create("node4", "xiaochen", CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);

        // 2.删除没有子节点的节点
        boolean delete = zkClient.delete("/node1");
        // 3.递归删除节点信息
        boolean recursive = zkClient.deleteRecursive("/node1");
        System.out.println(recursive);

        // 4.查询当前节点下的所有子节点
        List<String> children = zkClient.getChildren("/node1");
        for (String child : children) {
            System.out.println(child);
        }

        // 5.查看某个节点数据    注意：通过java客户端操作需要保证节点存储的数据和获取数据的序列化方式一致
        Object readData = zkClient.readData("/node1");
        System.out.println(readData);

        // 6.查看节点状态信息
        Stat stat = new Stat();
        Object readData1 = zkClient.readData("/node1", stat);
        System.out.println(readData1);
        System.out.println(stat.getVersion());
        System.out.println(stat.getCtime());
        System.out.println(stat.getCzxid());

        // 7.修改节点数据
        User user = new User();
        user.setId(1);
        user.setName("xiaochen");
        user.setAge(23);
        user.setBir(new Date());
        zkClient.writeData("/node1", user);
        User o = zkClient.readData("/node1");
        System.out.println(o.getId() + "  " + o.getName() + "   " + o.getAge() + "     " + o.getBir() + "    ");

        // 8.监听节点数据变化
        zkClient.subscribeDataChanges("/node1", new IZkDataListener() {
            // 当前节点数据变化时触发对应这个方法
            @Override
            public void handleDataChange(String s, Object o) throws Exception {
                System.out.println("当前节点路径：" + s);
                System.out.println("当前节点变化后数据：" + o);
            }

            // 当前节点删除时触发这个方法
            @Override
            public void handleDataDeleted(String s) throws Exception {
                System.out.println("当前节点路径：" + s);
            }
        });
        System.in.read();

        // 9.监听节点目录变化
        zkClient.subscribeChildChanges("/node1", new IZkChildListener() {
            // 当节点发生变化时，会自动调用这个方法
            @Override
            public void handleChildChange(String s, List<String> list) throws Exception {
                System.out.println("父节点名称：" + s);
                System.out.println("发生变更后字节孩子结点名称：");
                for (String name : list) {
                    System.out.println(name);
                }
            }
        });
        System.in.read();

    }

    @After()
    public void after() {
        zkClient.close();
    }
}

七、zk的集群

7.1、集群

# 1.集群
- 集合同一软件服务的多个结点同时提供服务

# 2.集群解决问题
- 单节点的并发访问的压力问题
- 单节点故障问题（如硬件老化，自然灾害等）

7.2、集群架构

7.3、集群搭建

# 1.创建三个dataDir
- mkdir zkData1 zkData2 zkData3

# 2.分别在三个dataDir目录下面创建myid文件
- touch zkData1/myid zkData2/myid zkData3/myid

# 3.在myid文件下分别写入 1|2|3
- echo "1" >> zkData1/myid
- echo "2" >> zkData2/myid
- echo "3" >> zkData3/myid

# 4.分别在/conf目录下创建zk配置文件zoo.cfg
- zoo1.cfg
	tickTimetickTime=2000
    initLimit=10
    syncLimit=5
    dataDir=/tmp/zookeeper/zkData1
    clientPort=3001
    server.1=192.168.10.3:3002:3003
    server.2=192.168.10.3:4002:4003
    server.3=192.168.10.3:5002:5003
- zoo2.cfg
	tickTimetickTime=2000
    initLimit=10
    syncLimit=5
    dataDir=/tmp/zookeeper/zkData2
    clientPort=3002
    server.1=192.168.10.3:3002:3003
    server.2=192.168.10.3:4002:4003
    server.3=192.168.10.3:5002:5003
- zoo3.cfg
	tickTimetickTime=2000
    initLimit=10
    syncLimit=5
    dataDir=/tmp/zookeeper/zkData3
    clientPort=3003
    server.1=192.168.10.3:3002:3003
    server.2=192.168.10.3:4002:4003
    server.3=192.168.10.3:5002:5003
    
    解释：
    	1.server.x      x为服务器的唯一标识
    	2.192.168.10.3  服务器所在的ip地址
    	3.3002          数据同步使用的端口号
    	4.3003          选举使用的端口号
    	
# 4.分别启动各个zk服务器
- ./bin/zkServer.sh start /tmp/zookeeper/conf/zoo1.cfg
- ./bin/zkServer.sh start /tmp/zookeeper/conf/zoo2.cfg
- ./bin/zkServer.sh start /tmp/zookeeper/conf/zoo3.cfg

# 5.查看各个zk服务器的角色信息
- ./bin/zkServer.sh status /user/zookeeper/conf/zoo1.cfg

# 6.客户端连接任意zk服务器进行节点操作
- ./bin/zkCli.sh -server 192.168.0.220:3001

# 7.停止特定zk服务器
- ./bin/zkServer.sh stop /usr/zookeeper/conf/zoo1.cfg

7.4、操作zk集群

@Before()
public void before() {
    zkClient = new ZkClient("10.15.0.5:3001,10.15.0.5:3002,10.15.0.5:3003", 6000 * 30, 6000, new SerializableSerializer());
}

Zookeeper快速入门