Zookeeper简介

2022-01-18

字数统计: 4.6k字 | 阅读时长≈ 19分

我们经常在说命运，但我觉得，命是自己的，运却和整个国家相关联。历史的洪流滚起，即便微如沙粒，也能奔腾入海，也能汇成史诗。 ——人民日报

Zookeeper入门

zookeeper概述

Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式应用提供协调服务的Apache项目。多作为集群提供服务的中间件.
分布式系统: 分布式系统指由很多台计算机组成的一个整体！这个整体一致对外,并且处理同一请求，系统对内透明，对外不透明！内部的每台计算机，都可以相互通信，例如使用RPC 或者是WebService！客户端向一个分布式系统发送的一次请求到接受到响应，有可能会经历多台计算机!
Zookeeper从设计模式角度来理解，是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生了变化，Zookeeper就负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应.

Zookeeper = 文件系统 + 通知机制

特点

Zookeeper集群上每台存的数据都是一模一样的

数据结构

应用场景

提供的服务包括：统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等。

域名通过DNS域名解析器解析成ip地址,所以在互联网行业,光有域名是没啥用的

下载地址

官网首页

https://zookeeper.apache.org/

下载截图

Zookeeper安装

本地模式安装部署

1．安装前准备
（1）安装Jdk
（2）拷贝Zookeeper安装包到Linux系统下
（3）解压到指定目录

1	[shangbaishuyao@hadoop102 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/

2．配置修改
（1）将/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个路径下的zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg；

1	[shangbaishuyao@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg

（2）打开zoo.cfg文件，修改dataDir路径：

1
2
3

[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ vim zoo.cfg
修改如下内容：
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData

（3）在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录上创建zkData文件夹

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ mkdir zkData

3．操作Zookeeper
（1）启动Zookeeper

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start

（2）查看进程是否启动

1
2
3

[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain

（3）查看状态：

[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: standalone

（4）启动客户端：

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh

（5）退出客户端：

1	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit

注意:

ZookeeperMain是客户端进程
QuorumPeerMain是服务端进程

如果通过close关闭的话,他并不会把客户端的进程杀掉,只是把你们间的连接对象给关掉了

(6) 停止Zookeeper

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh stop

Zookeeper的四字命令

Zookeeper支持某些特定的四字命令(The Four Letter Words) 与其进行交互，它们大多是查询命令，用来获取Zookeeper服务的当前状态及相关信息，用户在客户端可以通过telnet
或nc 向Zookeeper提交相应的命令。
Zookeeper常用四字命令主要如下:

ruok	测试服务是否处于正确状态，如果确实如此，那么服务返回 imok ,否则不做任何响应。
conf	3.3.0版本引入的，打印出服务相关配置的详细信息
cons	列出所有连接到这台服务器的客户端全部会话详细信息。包括接收/发送的包数量，会话id，操作延迟、最后的操作执行等等信息
crst	重置所有连接的连接和会话统计信息
dump	列出那些比较重要的会话和临时节点。这个命令只能在leader节点上有用
envi	打印出服务环境的详细信息

注: 使用之前，需要先安装nc，可以使用yum方式进行安装.

配置参数解读

Zookeeper中的配置文件zoo.cfg中参数含义解读如下：

1．tickTime =2000：通信心跳数，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒
Zookeeper使用的基本时间，服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔，也就是每个tickTime时间就会发送一个心跳，时间单位为毫秒。
它用于心跳机制，并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)
2．initLimit =10：LF初始通信时限
集群中的Follower跟随者服务器与Leader领导者服务器之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量），用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限。
3．syncLimit =5：LF同步通信时限
集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位，假如响应超过syncLimit * tickTime，Leader认为Follwer死掉，从服务器列表中删除Follwer。
4．dataDir：数据文件目录+数据持久化路径
主要用于保存Zookeeper中的数据。
5．clientPort =2181：客户端连接端口
监听客户端连接的端口。

Zookeeper内部原理

选举机制

1）半数机制：集群中半数以上机器存活，集群可用。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。
2）Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定Master和Slave。但是，Zookeeper工作时，是有一个节点为Leader，其他则为Follower，Leader是通过内部的选举机制临时产生的。
3）以一个简单的例子来说明整个选举的过程。
假设有五台服务器组成的Zookeeper集群，它们的id从1-5，同时它们都是最新启动的，也就是没有历史数据，在存放数据量这一点上，都是一样的。假设这些服务器依序启动，来看看会发生什么，如图所示。

（1）服务器1启动，此时只有它一台服务器启动了，它发出去的报文没有任何响应，所以它的选举状态一直是LOOKING状态。
（2）服务器2启动，它与最开始启动的服务器1进行通信，互相交换自己的选举结果，由于两者都没有历史数据，所以id值较大的服务器2胜出，但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3)，所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。
（3）服务器3启动，根据前面的理论分析，服务器3成为服务器1、2、3中的老大，而与上面不同的是，此时有三台服务器选举了它，所以它成为了这次选举的Leader。
（4）服务器4启动，根据前面的分析，理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的，但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3，所以它只能接收当小弟的命了。
（5）服务器5启动，同4一样当小弟。

xubatian补充解析:

1
2

假如需要启动5台zookeeper, 第一台启动投票给自己, 第二台也是, 第三台也是. 到了第三台就已经是半数以上了. 如果你的myId大,则你就是Leader. 这个时里面没有数据,我们启动的情况. 但是假如里面有数据了, 但是我的Leader,即myid=3的挂掉了.那有如何重新选举呢? 原本5台zookeeper数据都是一样的. 但是最后leader,即myid=3的机器在挂掉的瞬间将数据给了myid=1的. 那这个时候其他的还没来得及给. 这个时候我们也是需要考虑谁的数据最全.即, 谁的数据最全, 谁就是大哥,即leader.
    总结: zookeeper的选举机制, 最重要的就是myid和谁的数据量最全.

节点类型

Stat结构体

1）czxid-创建节点的事务zxid
每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳，也就是ZooKeeper事务ID。
事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid，如果zxid1小于zxid2，那么zxid1在zxid2之前发生。
2）ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)
3）mzxid - znode最后更新的事务zxid
4）mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)
5）pZxid-znode最后更新的子节点zxid
6）cversion - znode子节点变化号，znode子节点修改次数
7）dataversion - znode数据变化号
8）aclVersion - znode访问控制列表的变化号
9）ephemeralOwner- 如果是临时节点，这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。
10）dataLength- znode的数据长度
11）numChildren - znode子节点数量

监听器原理

写数据流程

blog: www.xubatian.cn

Zookeeper实战

分布式安装部署

1．集群规划
在hadoop102、hadoop103和hadoop104三个节点上部署Zookeeper。
2．解压安装
（1）解压Zookeeper安装包到/opt/module/目录下

1	[shangbaishuyao@hadoop102 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/

（2）同步/opt/module/zookeeper-3.4.10目录内容到hadoop103、hadoop104

1	[shangbaishuyao@hadoop102 module]$ xsync zookeeper-3.4.10/

3．配置服务器编号
（1）在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录下创建zkData

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ mkdir -p zkData

（2）在/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData目录下创建一个myid的文件

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zkData]$ touch myid

添加myid文件，注意一定要在linux里面创建，在notepad++里面很可能乱码
（3）编辑myid文件

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zkData]$ vi myid

在文件中添加与server对应的编号：(编号是选举的时候用)
2
（4）拷贝配置好的zookeeper到其他机器上

1	[shangbaishuyao@hadoop102 zkData]$ xsync myid

并分别在hadoop102、hadoop103上修改myid文件中内容为3、4
4．配置zoo.cfg文件
（1）重命名/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个目录下的zoo_sample.cfg为zoo.cfg

1	[shangbaishuyao@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg

（2）打开zoo.cfg文件

1	[shangbaishuyao@hadoop102 conf]$ vim zoo.cfg

修改数据存储路径配置

dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
增加如下配置
#######################cluster##########################
主机名  交换数据端口号  选举数据端口号  

server.2=hadoop102:2888:3888
server.3=hadoop103:2888:3888
server.4=hadoop104:2888:3888

（3）同步zoo.cfg配置文件

1	[shangbaishuyao@hadoop102 conf]$ xsync zoo.cfg

（4）配置参数解读

1	server.A=B:C:D。

A是一个数字，表示这个是第几号服务器；
集群模式下配置一个文件myid，这个文件在dataDir目录下，这个文件里面有一个数据就是A的值，Zookeeper启动时读取此文件，拿到里面的数据与zoo.cfg里面的配置信息比较从而判断到底是哪个server。
B是这个服务器的ip地址；
C是这个服务器与集群中的Leader服务器交换信息的端口；
D是万一集群中的Leader服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举，选出一个新的Leader，而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。

bin/zkServer.sh start 开启
bin/zkServer.sh status 查看状态
不能用,因为你已经是一个集群了,只是开了一个zookeeper是不能用的,但是他是起来了的,只不过是不能干活的

4．集群操作
（1）分别启动Zookeeper

1
2
3

[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[shangbaishuyao@hadoop103 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[shangbaishuyao@hadoop104 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start

（2）查看状态

[shangbaishuyao@hadoop102 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
[shangbaishuyao@hadoop103 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader
[shangbaishuyao@hadoop104 zookeeper-3.4.5]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower

客户端命令行操作

命令基本语法	功能描述
help	显示所有操作命令
ls path [watch]	使用 ls 命令来查看当前znode中所包含的内容
ls2 path [watch] 相当于 ls + stat	查看当前节点数据并能看到更新次数等数据
create 创建节点	普通创建-s 含有序列-e 临时（重启或者超时消失）上白书妖补充: 你在创建节点的时候要指定一下这个节点要存写什么数据,不然不给你创建节点,如下图:
get path [watch]	获得节点的值
set	设置节点的具体值,修改节点的值
stat	查看节点状态
delete	删除节点
rmr	递归删除节点

连接客户端

1．启动客户端

1	[shangbaishuyao@hadoop103 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh

2．显示所有操作命令

1	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] help

3．查看当前znode中所包含的内容

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls / [zookeeper]

4．查看当前节点详细数据

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls2 /
[zookeeper]
cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1

5．分别创建2个普通节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /sanguo "jinlian"
Created /sanguo
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /sanguo/shuguo "liubei"
Created /sanguo/shuguo

6．获得节点的值

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] get /sanguo
jinlian
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000003
mtime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 7
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] get /sanguo/shuguo
liubei
cZxid = 0x100000004
ctime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
mZxid = 0x100000004
mtime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 0

7．创建短暂节点

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] create -e /sanguo/wuguo "zhouyu" Created /sanguo/wuguo

（1）在当前客户端是能查看到的

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] ls /sanguo [wuguo, shuguo]

（2）退出当前客户端然后再重启客户端

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] quit [shangbaishuyao@hadoop104 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh

（3）再次查看根目录下短暂节点已经删除

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /sanguo [shuguo]

8．创建带序号的节点
（1）先创建一个普通的根节点/sanguo/weiguo

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create /sanguo/weiguo "caocao" Created /sanguo/weiguo

（2）创建带序号的节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create -s /sanguo/weiguo/xiaoqiao "jinlian"
Created /sanguo/weiguo/xiaoqiao0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create -s /sanguo/weiguo/daqiao "jinlian"
Created /sanguo/weiguo/daqiao0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create -s /sanguo/weiguo/diaocan "jinlian"
Created /sanguo/weiguo/diaocan0000000002

如果原来没有序号节点，序号从0开始依次递增。如果原节点下已有2个节点，则再排序时从2开始，以此类推。
9．修改节点数据值

1	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] set /sanguo/weiguo "simayi"

10．节点的值变化监听
（1）在hadoop104主机上注册监听/sanguo节点数据变化

1	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 26] [zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] get /sanguo watch

（2）在hadoop103主机上修改/sanguo节点的数据

1	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] set /sanguo "xisi"

（3）观察hadoop104主机收到数据变化的监听

1 2	WATCHER:: WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/sanguo

11．节点的子节点变化监听（路径变化）
（1）在hadoop104主机上注册监听/sanguo节点的子节点变化

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /sanguo watch [aa0000000001, server101]

（2）在hadoop103主机/sanguo节点上创建子节点

1 2	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /sanguo/jin "simayi" Created /sanguo/jin

（3）观察hadoop104主机收到子节点变化的监听

1 2	WATCHER:: WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/sanguo

12．删除节点

1	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] delete /sanguo/jin

13．递归删除节点

1	[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] rmr /sanguo/shuguo

14．查看节点状态

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 17] stat /sanguo
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000011
mtime = Wed Aug 29 00:21:23 CST 2018
pZxid = 0x100000014
cversion = 9
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 4
numChildren = 1

API应用

案例代码

https://github.com/ShangBaiShuYao/bigdata/blob/master/src/main/java/com/shangbaishuyao/zookeeper/TestZookeeperAPI/TestZookeeper.java

IDEA环境搭建

1．创建一个Maven工程
2．添加pom文件

<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>junit</groupId>
			<artifactId>junit</artifactId>
			<version>RELEASE</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
			<artifactId>log4j-core</artifactId>
			<version>2.8.2</version>
		</dependency>
		<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.zookeeper/zookeeper -->
		<dependency>
			<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
			<artifactId>zookeeper</artifactId>
			<version>3.4.10</version>
		</dependency>
</dependencies>

2．添加pom文件
3．拷贝log4j.properties文件到项目根目录
需要在项目的src/main/resources目录下，新建一个文件，命名为“log4j.properties”，在文件中填入。

log4j.rootLogger=INFO, stdout  
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender  
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout  
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n  
log4j.appender.logfile=org.apache.log4j.FileAppender  
log4j.appender.logfile.File=target/spring.log  
log4j.appender.logfile.layout=org.apache.log4j.PatternLayout  
log4j.appender.logfile.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n

创建ZooKeeper客户端

private static String connectString =
 "hadoop102:2181,hadoop103:2181,hadoop104:2181";
	private static int sessionTimeout = 2000;
	private ZooKeeper zkClient = null;

	@Before
	public void init() throws Exception {

	zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() {

			@Override
			public void process(WatchedEvent event) {

				// 收到事件通知后的回调函数（用户的业务逻辑）
				System.out.println(event.getType() + "--" + event.getPath());

				// 再次启动监听
				try {
					zkClient.getChildren("/", true);
				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});
	}

创建子节点

// 创建子节点
@Test
public void create() throws Exception {

		// 参数1：要创建的节点的路径； 参数2：节点数据 ； 参数3：节点权限 ；参数4：节点的类型
		String nodeCreated = zkClient.create("/shangbaishuyao", "jinlian".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}

获取子节点并监听节点变化

// 获取子节点
@Test
public void getChildren() throws Exception {

		List<String> children = zkClient.getChildren("/", true);

		for (String child : children) {
			System.out.println(child);
		}

		// 延时阻塞
		Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
}

判断Znode是否存在

// 判断znode是否存在
@Test
public void exist() throws Exception {

	Stat stat = zkClient.exists("/eclipse", false);

	System.out.println(stat == null ? "not exist" : "exist");
}

修改znode数据,获得znode数据,删除znode节点

/*
    获取Znode数据
    修改znode数据
 */
@Test
public void testznodeData() throws KeeperException, InterruptedException
{
    byte[] getdatas = zkClient.getData("/shangbaishuyao",false , null);

    Stat setdatas = zkClient.setData("/shangbaishuyao","xww".getBytes(),0);

    System.out.println("得到shangbaishuyao节点的数据"+new String(getdatas));
    System.out.println("修改shangbaishuyao节点的数据" + setdatas);

zkClient.delete("/shangbaishuyao",1);

}