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Zookeeper详解（最详细的zookeeper解析+项目实例）

Zookeeper

在学习Zookeeper之前，我们还是先了解它的概念：

一、什么是zookeeper?

1、简介

zooKeeper 是一个开放源码的分布式协调服务，主要为了解决分布式架构下数据一致性问题， 它是集群的管理者， 监视着集群中各个节点的状态，根据节点提交的反馈进行下一步合理操作。 最终， 将简单易用的接口和性能高效、 功能稳定的系统提供给用户

2、应用场景

分布式配置中心、分布式注册中心、分布式锁、分布式队列、集群选举、分布式屏障、发布/订阅等场景。

二、Zookeeper数据结构

1、简介

Zookeeper的数据模型类似于文件系统，是树状结构，每个树节点（目录）对应一个Znode节点。这些目录节点和我们普通的目录一样可以新建、删除、修改。

2、常用的数据格式有：

我们常用的主要有四种类型的znode。

1、持久化目录节点：PERSISTENT 客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只要不手动删除该节点，他将永远存在。

2、持久化顺序编号目录节点：PERSISTENT_SEQUENTIAL : -s 客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是zookeeper给该节点名称进行顺序编号。

3、临时目录节点：EPHEMERAL : -e 客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除。

4、临时顺序编号目录节点： EPHEMERAL_SEQUENTIAL : -es 客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是zookeeper给该节点名称进行顺序编号。

3、zookeeper客户端常用命令：

1）、连接zookeeper服务端（Linux）： ./zkCli.sh -server ip:port

2）、断开zookeeper服务端的连接： quit

3）、查看帮助： help

4）、查询所有的目录节点： ls /

5）、创建目录节点： create /节点名 值（可写可不写）

6）、设置目录节点的值（修改时也可以）： set /节点名 值

7）、删除单个目录节点： delete /节点名

8）、删除带有子节点的目录： deleteall /节点名

9）、创建临时目录节点： create -e /节点名 值（可写可不写）

10）、创建持久化目录节点： create -s /节点名 值（可写可不写）

11）、查询目录节点的详情信息： ls -s /节点名

三、Zookeeper JavaAPI（Curator）

1、简介：

Apache Curator 是一个用于Apache ZooKeeper 的Java 客户端框架。 Curator 提供了一组易于使用的API和工具，简化了与ZooKeeper 的交互，同时提供了更高级别的抽象和功能。

2、搭建和使用Curator（以下环境使用的是spring boot）
1）、引入Curator支持
<!-- zookeeper支持 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.6.4</version>
</dependency>
<!-- curator-recipes -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>5.5.0</version>
</dependency>
<!-- curator-framework -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>5.5.0</version>
</dependency>
2）、连接zookeeper客户端
//超时重试（连接间隔时间和超时连接次数）
RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 5);
//连接zookeeper对象
client = CuratorFrameworkFactory.newClient(
        "ip:port",
        1000,
        60*1000,
        retryPolicy);
//开始连接
client.start();
3）、创建节点
//1、创建节点并赋值
String path = client.create().forPath("/zuxia","helloworld".getBytes());
System.out.println("创建节点："+path);
​
//2、创建节点带子节点（如果不给子节点赋值，子节点的值默认为当前系统的IP地址）
String path = client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath("/zuxia/abc");
System.out.println("创建节点："+path);
​
//3、创建临时节点（当断开连接时临时节点会自动删除,withMode中的属性可选择）
String path =client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/a","helloworld".getBytes());
System.out.println("创建节点："+path);
4）、查询节点
//1、查询节点的数据
byte[] bytes = client.getData().forPath("/zuxia");
System.out.println(new String(bytes));
​
//2、查询节点的数据（详情信息）
Stat stats=new Stat();
System.out.println(stats);//为了区分两个结果的不同
byte[] be = client.getData().storingStatIn(stats).forPath("/zuxia");
System.out.println(stats);
5）、更新节点
//给节点赋值（返回值为Stat,可写可不写）
client.setData().forPath("/ab", "hello".getBytes());
6）、删除节点
//1、删除节点
System.out.println("删除节点："+client.delete().forPath("/wjh"));
​
//2、删除带有子节点的目录节点
System.out.println("删除子节点："+client.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath("/zuxia"));
7）、Watch事件监听

•ZooKeeper 允许用户在指定节点上注册一些Watcher，并且在一些特定事件触发的时候，ZooKeeper 服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上去，该机制是 ZooKeeper 实现分布式协调服务的重要特性。

•ZooKeeper 中引入了Watcher机制来实现了发布/订阅功能能，能够让多个订阅者同时监听某一个对象，当一个对象自身状态变化时，会通知所有订阅者。

•ZooKeeper提供了三种Watcher：

NodeCache : 只是监听某一个特定的节点

PathChildrenCache : 监控一个ZNode的子节点.

TreeCache : 可以监控整个树上的所有节点，类似于PathChildrenCache和NodeCache的组合

1、NodeCache 监听事件

@Test
void testNodeCache() throws Exception {
// 1. 创建NodeCache
NodeCache nodeCache = new NodeCache(client, "/ab");
// 2. 注册监听
nodeCache.getListenable().addListener(new NodeCacheListener() {
    @Override
    public void nodeChanged() throws Exception {
        System.out.println("/ab节点发生变更");
        byte[] dataBytes = nodeCache.getCurrentData().getData();
        System.out.println("节点修改后的数据：" + new String(dataBytes));
    }
});
// 3. 开启监听，如果设置为true，则开启监听时，加载缓冲数据
nodeCache.start(true);
while(true){}
}

2、PathChildrenCache 监听事件

@Test
void testPathChildrenCache() throws Exception {
//创建监听对象(监听指定节点下的)
PathChildrenCache pathChildrenCache= new PathChildrenCache(client, "/zuxia", true);
//注册监听事件
pathChildrenCache.getListenable().addListener(new PathChildrenCacheListener() {
    @Override
    public void childEvent(CuratorFramework cf, PathChildrenCacheEvent event) throws Exception {
        System.out.println("节点发生变化了");
        PathChildrenCacheEvent.Type type = event.getType();
        //当前判断的是当节点发生更新时进入改方法，可以选择添加或者删除的方法
        if (type.equals(PathChildrenCacheEvent.Type.CHILD_UPDATED)){
            byte[] bytes = event.getData().getData();
            System.out.println("节点修改后的数据"+new String(bytes));
        }
    }
});
//开启监听
pathChildrenCache.start();
while (true){}
}

3、TreeCache 监听事件

@Test
void testTreeCache() throws Exception {
    //创建监听对象
    TreeCache treeCache = new TreeCache(client, "/zuxia");
    //注册监听
    treeCache.getListenable().addListener(new TreeCacheListener() {
        @Override
        public void childEvent(CuratorFramework curatorFramework, TreeCacheEvent treeCacheEvent) throws Exception {
            System.out.println("节点发生变化了");
            TreeCacheEvent.Type type = treeCacheEvent.getType();
            if (type.equals(TreeCacheEvent.Type.NODE_ADDED)){
                System.out.println("节点添加了");
            }
        }
    });
    //开启监听
    treeCache.start();
    while (true){}
}
8）、分布式锁实现

  • 首先我们要了解什么是分布式锁？在我们进行单机应用开发，涉及并发同步的时候，我们往往采用synchronized或者Lock的方式来解决多线程间的代码同步问题，这时多线程的运行都是在同一个JVM之下，没有任何问题。但当我们的应用是分布式集群工作的情况下，属于多JVM下的工作环境，跨JVM之间已经无法通过多线程的锁解决同步问题。那么就需要一种更加高级的锁机制，来处理种跨机器的进程之间的数据同步问题——这就是分布式锁。

  • 其次也要悉知分布式锁的原理：核心思想：当客户端要获取锁，则创建节点，使用完锁，则删除该节点。1.客户端获取锁时，在lock节点下创建临时顺序节点。2.然后获取lock下面的所有子节点，客户端获取到所有的子节点之后，如果发现自己创建的子节点序号最小，那么就认为该客户端获取到了锁。使用完锁后，将该节点删除。3.如果发现自己创建的节点并非lock所有子节点中最小的，说明自己还没有获取到锁，此时客户端需要找到比自己小的那个节点，同时对其注册事件监听器，监听删除事件。4.如果发现比自己小的那个节点被删除，则客户端的Watcher会收到相应通知，此时再次判断自己创建的节点是否是lock子节点中序号最小的，如果是则获取到了锁，如果不是则重复以上步骤继续获取到比自己小的一个节点并注册监听。

  • 案例操作----模拟12306售票：•在Curator中有五种锁方案：•InterProcessSemaphoreMutex：分布式排它锁（非可重入锁）•InterProcessMutex：分布式可重入排它锁•InterProcessReadWriteLock：分布式读写锁•InterProcessMultiLock：将多个锁作为单个实体管理的容器•InterProcessSemaphoreV2：共享信号量方法类：package com.wjh;​import org.apache.curator.RetryPolicy;import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;​import java.util.concurrent.TimeUnit;​public class TickTest implements Runnable{ private int x=10;//票数 //创建分布式可重入排它锁对象 private InterProcessMutex lock; CuratorFramework client;​ //当前方法的构造方法 public TickTest() { //超时重试（连接间隔时间和超时连接次数） RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 5); //连接zookeeper对象 client = CuratorFrameworkFactory.newClient( "ip:port", 1000, 60*1000, retryPolicy); //开始连接 client.start(); //创建分布式可重入排它锁对象连接zookeeper注册中心客户端 //客户端中不用创建，这里会自动创建 lock = new InterProcessMutex(client, "/lock"); }​ @Override public void run() { try { //设置锁 lock.acquire(3, TimeUnit.SECONDS); while (true) { if(x>0){ //输出的调用线程的对象以及票数的数量 System.out.println(Thread.currentThread()+"票数:" + x); //间隔200毫秒输出一次 Thread.sleep(200); x--; } } } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); }finally { try { //释放锁 lock.release(); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e);​ } } }}​

测试类：

package com.wjh;
​
public class MaiTest {
​
    //使用main方法调用
    public static void main(String[] args) {
        //实现线程方法
        TickTest tick = new TickTest();
        //创建线程对象
        Thread t1 = new Thread(tick,"携程");
        Thread t2 = new Thread(tick,"飞猪");
        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
​

三、Zookeeper集群搭建

1、zookeeper集群介绍

Leader选举：

•
Serverid：服务器ID

      比如有三台服务器，编号分别是1,2,3。

      编号越大在选择算法中的权重越大。

•
Zxid：数据ID

      服务器中存放的最大数据ID.值越大说明数据  越新，在选举算法中数据越新权重越大。

•
在Leader选举的过程中，如果某台ZooKeeper

        获得了超过半数的选票，

        则此ZooKeeper就可以成为Leader了

2、zookeeper集群搭建

附录文件上有详细搭建步骤.....

四、Zookeeper核心理论

在ZooKeeper集群服中务中有三个角色：

•Leader 领导者 ：

  1. 处理事务请求
  2. 集群内部各服务器的调度者

•Follower 跟随者 ：

  1. 处理客户端非事务请求，转发事务请求给Leader服务器
  2. 参与Leader选举投票

•Observer 观察者：

  1. 处理客户端非事务请求，转发事务请求给Leader服务器

最后附注：

    以上的集群搭建如过有需要的可以关注私信要文件。我一直都在~~
标签： zookeeper 分布式 java
本文转载自: https://blog.csdn.net/weixin_64105389/article/details/134180897
版权归原作者 许风海 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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