ZooKeeper 入门教程

0. 前言

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1. ZooKeeper 简介

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

应用场景：

分布式微服务注册中心：Dubbo 框架、Spring Cloud 框架
集群管理：Hadoop Hbase 组件
分布式锁

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2. ZooKeeper 内存数据模型

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 是被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

3. 节点的分类

3.1 持久节点（PERSISTENT）

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会话失效而消失。

3.2 持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）

这类节点的基本特性和上面的节点类型是一致的。额外的特性是，在 ZooKeeper 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，可以设置这个属性，那么在创建节点过程中，ZooKeeper 会自动为给定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。

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，这里提到的是会话失效，而非连接断开。另外，在临时节点下面不能创建子节点。

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，这点和持久顺序节点类似。

4. 安装

4.1 Linux 系统安装

# 1.安装 JDK 并配置环境变量&下载 ZooKeeper 安装包
-    https://mirrors.bfsu.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.6.2/apache-zookeeper-3.6.2-bin.tar.gz
# 2.下载安装包上传到 Linux 服务器中，并解压缩
-    tar -zxvf zookeeper-3.4.12.tar.gz
# 3.重命名安装目录
-    mv zookeeper-3.4.12 zk
# 4.配置 zoo.cfg 配置文件
-    1.修改 ZooKeeper 的 conf 目录下的 zoo_simple.cfg，修改完后，重命名为zoo.cfg
  tickTime=2000
  initLimit=10
  syncLimit=5
  dataDir=/usr/zookeeper/zkdata
  clientPort=2181
# 5.启动 ZooKeeper
-    在 ZooKeeper 的 bin 目录下，运行 zkServer.sh
    ./bin/zkServer.sh start /usr/zookeeper/conf/zoo.cfg
    
# 6.使用 jps 查看启动是否成功
# 7.启动客户端连接到 ZooKeeper
- ./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指令

4.2 Docker 安装 ZooKeeper

# 1.获取 ZooKeeper 的镜像
- docker pull zookeeper:3.4.14
# 2.启动 ZooKeeper 服务
- docker run --name zk -p 2181:2181 -d zookeeper:3.4.14

5. 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                           创建持久性顺序节点
  -    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（会话失效）

6. 节点监听机制 watch

客户端可以监测

znode

节点的变化。

znode

节点的变化会触发相应的事件，然后清除对该节点的监测。

当监测一个

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 的客户端以便通知它们。

# 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

7.Java 操作 ZooKeeper

7.1 创建项目引入依赖

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

7.2 获取 ZooKeeper 客户端对象

privateZkClient zkClient;/**
 * 获取zk客户端连接
 */@BeforepublicvoidBefore(){// 参数1：服务器的ip和端口// 参数2：会话的超时时间// 参数3：回话的连接时间// 参数4：序列化方式
    zkClient =newZkClient("192.168.28.132:2181",30000,60000,newSerializableSerializer());}/**
 * 关闭资源
 */@Afterpublicvoidafter(){
    zkClient.close();}

7.3 常用 API

创建节点

/**
 * 创建节点
 */@TestpublicvoidtestCreateNode(){//第一中创建方式  返回创建节点的名称String nodeName = zkClient.create("/node5","lisi",CreateMode.PERSISTENT);
    zkClient.create("/node6","zhangsan",CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL);
    zkClient.create("/node7","王五",CreateMode.EPHEMERAL);
    zkClient.create("/node8","xiaozhang",CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);//第二种创建方式 不会返回创建节点的名称
    zkClient.createPersistent("/node1","持久数据");
    zkClient.createPersistentSequential("/node1/aa","持久数据顺序节点");
    zkClient.createEphemeral("/node2","临时节点");
    zkClient.createEphemeralSequential("/node1/bb","临时顺序节点");}

删除节点

/**
 * 删除节点
 */@TestpublicvoidtestDeleteNode(){// 删除没有子节点的节点  返回值：是否删除成功boolean delete = zkClient.delete("/node1");// 递归删除节点信息 返回值：是否删除成功boolean recursive = zkClient.deleteRecursive("/node1");}

查看节点的子节点

/**
 * 查询节点
 */@TestpublicvoidtestFindNodes(){// 获取指定路径的节点信息  // 返回值：为当前节点的子节点信息List<String> children = zkClient.getChildren("/");for(String child : children){System.out.println(child);}}

查看当前节点的数据

注意：如果出现：
org.I0Itec.zkclient.exception.ZkMarshallingError: java.io.StreamCorruptedException: invalid stream header: 61616161
. 异常的原因是：在 Shell 中的数据序列化方式和 Java 代码中使用的序列化方式不一致，因此要解决这个问题只需要保证序列化一致即可。

/**
 * 获取节点的数据
 *
 */@TestpublicvoidtestFindNodeData(){Object readData = zkClient.readData("/node3");System.out.println(readData);}

查看当前节点的数据并获取状态信息

/**
 * 获取数据以及当前节点的状态信息
 */@TestpublicvoidtestFindNodeDataAndStat(){Stat stat =newStat();Object readData = zkClient.readData("/node60000000024", stat);System.out.println(readData);System.out.println(stat);}

修改节点数据

/**
 * 修改节点数据
 */@TestpublicvoidtestUpdateNodeData(){
    zkClient.writeData("/node60000000024",newUser("121","name","xxx"));}

监听节点数据的变化

/**
 * 监听节点数据的变化
 */@TestpublicvoidtestOnNodeDataChange()throwsIOException{
    zkClient.subscribeDataChanges("/node60000000024",newIZkDataListener(){// 当节点的值在修改时,会自动调用这个方法  将当前修改节点的名字,和节点变化之后的数据传递给方法publicvoidhandleDataChange(String nodeName,Object result)throwsException{System.out.println(nodeName);System.out.println(result);}// 当节点的值被删除的时候,会自动调用这个方法,会将节点的名字已参数形式传递给方法publicvoidhandleDataDeleted(String nodename)throwsException{System.out.println("节点的名字："+ nodename);}});//阻塞客户端System.in.read();}

/**
 * 监听节点的变化
 */@TestpublicvoidtestOnNodesChange()throwsIOException{
    zkClient.subscribeChildChanges("/node60000000024",newIZkChildListener(){// 当节点的发生变化时,会自动调用这个方法// 参数1：父节点名称// 参数2：父节点中的所有子节点名称publicvoidhandleChildChange(String nodeName,List<String> list)throwsException{System.out.println("父节点名称："+ nodeName);System.out.println("发生变更后字节孩子节点名称：");for(String name : list){System.out.println(name);}}});// 阻塞客户端System.in.read();}

8. ZooKeeper 的集群

8.1 集群(Cluster)

# 1.集群(Cluster)
- 集合同一种软件服务的多个节点同时提供服务
# 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)

8.2 集群架构

8.3 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myid文件
- touch ./zkdata1/myid
    myid 的内容是 服务器的  表示  1|2|3
# 3.在 /conf 目录下创建三个 ZooKeeper 配置文件，分别为 zoo1.cfg、zoo2.cfg、zoo3.cfg    
-    zoo1.cfg
    tickTime=2000
    initLimit=10
    syncLimit=5
    dataDir=/root/zkdata1
    clientPort=3001
    server.1=10.15.0.5:3002:3003
    server.2=10.15.0.5:4002:4003
    server.3=10.15.0.5:5002:5003
- zoo2.cfg
    tickTime=2000
    initLimit=10
    syncLimit=5
    dataDir=/root/zkdata2
    clientPort=4001
    server.1=10.15.0.5:3002:3003
    server.2=10.15.0.5:4002:4003
    server.3=10.15.0.5:5002:5003
- zoo3.cfg
    tickTime=2000
    initLimit=10
    syncLimit=5
    dataDir=/root/zkdata3
    clientPort=5001
    server.1=10.15.0.5:3002:3003
    server.2=10.15.0.5:4002:4003
    server.3=10.15.0.5:5002:5003
解释：
    1.server.X: x为服务器的唯一标识。
    2.192.168.0.220: 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 ZooKeeper 服务器
- ./bin/zkServer.sh start /usr/zookeeper/conf/zoo1.cfg 
- ./bin/zkServer.sh start /usr/zookeeper/conf/zoo2.cfg 
- ./bin/zkServer.sh start /usr/zookeeper/conf/zoo3.cfg
# 5.查看各个 ZooKeeper 服务器的角色信息
- ./bin/zkServer.sh status /usr/zookeeper/conf/zoo1.cfg
# 6.客户端连接任意 ZooKeeper 服务器进行节点操作
- ./bin/zkCli.sh -server 192.168.0.220:3001
# 7.停止特定 ZooKeeper 服务器
- ./bin/zkServer.sh stop /usr/zookeeper/conf/zoo1.cfg

标签： zookeeper java springboot

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