zookeeper结构和命令

电玩女神 2022-03-15 14:51 113阅读 0赞

### **1.zookeeper特性** ###

1、Zookeeper：一个leader，多个follower组成的集群

2、全局数据一致：每个server保存一份相同的数据副本，client无论连接到哪个server，数据都是一致的

3、分布式读写，更新请求转发，由leader实施

4、更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行

5、数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败

6、实时性，在一定时间范围内，client能读到最新数据

### 2.zookeeper数据结构 ###

1、层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范(见下图)

2、每个节点在zookeeper中叫做znode,并且其有一个唯一的路径标识

3、节点Znode可以包含数据和子节点（但是EPHEMERAL类型的节点不能有子节点，下一页详细讲解）

4、客户端应用可以在节点上设置监视器（后续详细讲解）

**数据结构的图**

![20190303165112768.png][]

### 3.**节点类型** ###

1、Znode有两种类型：

短暂（ephemeral）（断开连接自己删除）

持久（persistent）（断开连接不删除）

2、Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent ）

PERSISTENT

PERSISTENT\_SEQUENTIAL（持久序列/test0000000019 ）

EPHEMERAL

EPHEMERAL\_SEQUENTIAL

3、创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护

4、在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序

### 4.**zookeeper命令行操作** ###

运行 zkCli.sh –server <ip>进入命令行工具

![20190303165250740.png][]

1、使用 ls 命令来查看当前 ZooKeeper 中所包含的内容：

\[zk: 202.115.36.251:2181(CONNECTED) 1\] ls /

2、创建一个新的 znode ，使用 create /zk myData 。这个命令创建了一个新的 znode 节点“ zk ”以及与它关联的字符串：

\[zk: 202.115.36.251:2181(CONNECTED) 2\] create /zk "myData“

3、我们运行 get 命令来确认 znode 是否包含我们所创建的字符串：

\[zk: 202.115.36.251:2181(CONNECTED) 3\] get /zk

\#监听这个节点的变化,当另外一个客户端改变/zk时,它会打出下面的

\#WATCHER::

\#WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/zk

\[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4\] get /zk watch

4、下面我们通过 set 命令来对 zk 所关联的字符串进行设置：

\[zk: 202.115.36.251:2181(CONNECTED) 4\] set /zk "zsl“

5、下面我们将刚才创建的 znode 删除：

\[zk: 202.115.36.251:2181(CONNECTED) 5\] delete /zk

6、删除节点：rmr

\[zk: 202.115.36.251:2181(CONNECTED) 5\] rmr /zk

### 5. zookeeper-api应用 ###

org.apache.zookeeper.Zookeeper是客户端入口主类，负责建立与server的会话

它提供了表所示几类主要方法  ：

<table style="margin-left:6.75pt;width:366.7pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> 功能 </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 描述 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> create </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 在本地目录树中创建一个节点 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> delete </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 删除一个节点 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> exists </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 测试本地是否存在目标节点 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> get/set data </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 从目标节点上读取&nbsp;/&nbsp;写数据 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> get/set ACL </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 获取&nbsp;/&nbsp;设置目标节点访问控制列表信息 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> get children </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 检索一个子节点上的列表 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:126pt;"> sync </td> 
 <td style="width:240.7pt;"> 等待要被传送的数据 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### **demo增删改查** ###

public class SimpleDemo \{

// 会话超时时间，设置为与系统默认时间一致

private static final int SESSION\_TIMEOUT = 30000;

// 创建 ZooKeeper 实例

ZooKeeper zk;

// 创建 Watcher 实例

Watcher wh = new Watcher() \{

public void process(org.apache.zookeeper.WatchedEvent event)

System.out.println(event.toString());

\};

// 初始化 ZooKeeper 实例

private void createZKInstance() throws IOException

zk = new ZooKeeper("weekend01:2181", SimpleDemo.SESSION\_TIMEOUT, this.wh);

private void ZKOperations() throws IOException, InterruptedException, KeeperException

System.out.println("/n1. 创建 ZooKeeper 节点 (znode ： zoo2, 数据： myData2 ，权限： OPEN\_ACL\_UNSAFE ，节点类型： Persistent");

zk.create("/zoo2", "myData2".getBytes(), Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

System.out.println("/n2. 查看是否创建成功： ");

System.out.println(new String(zk.getData("/zoo2", false, null)));

System.out.println("/n3. 修改节点数据 ");

zk.setData("/zoo2", "shenlan211314".getBytes(), -1);

System.out.println("/n4. 查看是否修改成功： ");

System.out.println(new String(zk.getData("/zoo2", false, null)));

System.out.println("/n5. 删除节点 ");

zk.delete("/zoo2", -1);

System.out.println("/n6. 查看节点是否被删除： ");

System.out.println(" 节点状态： \[" + zk.exists("/zoo2", false) + "\]");

private void ZKClose() throws InterruptedException

zk.close();

public static void main(String\[\] args) throws IOException, InterruptedException, KeeperException \{

SimpleDemo dm = new SimpleDemo();

dm.createZKInstance();

dm.ZKOperations();

dm.ZKClose();

### 6.Zookeeper的监听器工作机制 ###

![20190303165514195.png][]

监听器是一个接口，我们的代码中可以实现Wather这个接口，实现其中的process方法，方法中即我们自己的业务逻辑

监听器的注册是在获取数据的操作中实现：

getData(path,watch?)监听的事件是：节点数据变化事件

getChildren(path,watch?)监听的事件是：节点下的子节点增减变化事件

### 7.**zookeeper应用案例（分布式应用HA||分布式锁）** ###

（1）实现分布式应用的(主节点HA)及客户端动态更新主节点状态

某分布式系统中，主节点可以有多台，可以动态上下线，任意一台客户端都能实时感知到主节点服务器的上下线

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI4Mjg2MDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

A、客户端实现

public class AppClient \{

private String groupNode = "sgroup";

private ZooKeeper zk;

private Stat stat = new Stat();

private volatile List<String> serverList;

/\*\*

\* 连接zookeeper

\*/

public void connectZookeeper() throws Exception \{

= new ZooKeeper("localhost:4180,localhost:4181,localhost:4182", 5000, new Watcher() \{

public void process(WatchedEvent event) \{

// 如果发生了"/sgroup"节点下的子节点变化事件, 更新server列表, 并重新注册监听

if (event.getType() == EventType.NodeChildrenChanged

&& ("/" + groupNode).equals(event.getPath())) \{

try \{

updateServerList();

\} catch (Exception e) \{

e.printStackTrace();

\});

updateServerList();

/\*\*

\* 更新server列表

\*/

private void updateServerList() throws Exception \{

List<String> newServerList = new ArrayList<String>();

// 获取并监听groupNode的子节点变化

// watch参数为true, 表示监听子节点变化事件.

// 每次都需要重新注册监听, 因为一次注册, 只能监听一次事件, 如果还想继续保持监听, 必须重新注册

List<String> subList = zk.getChildren("/" + groupNode, true);

for (String subNode : subList) \{

// 获取每个子节点下关联的server地址

byte\[\] data = zk.getData("/" + groupNode + "/" + subNode, false, stat);

newServerList.add(new String(data, "utf-8"));

// 替换server列表

serverList = newServerList;

System.out.println("server list updated: " + serverList);

/\*\*

\* client的工作逻辑写在这个方法中

\* 此处不做任何处理, 只让client sleep

\*/

public void handle() throws InterruptedException \{

Thread.sleep(Long.MAX\_VALUE);

public static void main(String\[\] args) throws Exception \{

AppClient ac = new AppClient();

ac.connectZookeeper();

ac.handle();

B、服务器端实现

public class AppServer \{

private String groupNode = "sgroup";

private String subNode = "sub";

/\*\*

\* 连接zookeeper

\* @param address server的地址

\*/

public void connectZookeeper(String address) throws Exception \{

ZooKeeper zk = new ZooKeeper(

"localhost:4180,localhost:4181,localhost:4182",

5000, new Watcher() \{

public void process(WatchedEvent event) \{

// 不做处理

\});

// 在"/sgroup"下创建子节点

// 子节点的类型设置为EPHEMERAL\_SEQUENTIAL, 表明这是一个临时节点, 且在子节点的名称后面加上一串数字后缀

// 将server的地址数据关联到新创建的子节点上

String createdPath = zk.create("/" + groupNode + "/" + subNode, address.getBytes("utf-8"),

Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL\_SEQUENTIAL);

System.out.println("create: " + createdPath);

/\*\*

\* server的工作逻辑写在这个方法中

\* 此处不做任何处理, 只让server sleep

\*/

public void handle() throws InterruptedException \{

Thread.sleep(Long.MAX\_VALUE);

public static void main(String\[\] args) throws Exception \{

// 在参数中指定server的地址

if (args.length == 0) \{

System.err.println("The first argument must be server address");

System.exit(1);

（2）分布式共享锁的简单实现

客户端A

public class DistributedClient \{

// 超时时间

private static final int SESSION\_TIMEOUT = 5000;

// zookeeper server列表

private String hosts = "localhost:4180,localhost:4181,localhost:4182";

private String groupNode = "locks";

private String subNode = "sub";

private ZooKeeper zk;

// 当前client创建的子节点

private String thisPath;

// 当前client等待的子节点

private String waitPath;

private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

/\*\*

\* 连接zookeeper

\*/

public void connectZookeeper() throws Exception \{

zk = new ZooKeeper(hosts, SESSION\_TIMEOUT, new Watcher() \{

public void process(WatchedEvent event) \{

try \{

// 连接建立时, 打开latch, 唤醒wait在该latch上的线程

if (event.getState() == KeeperState.SyncConnected) \{

latch.countDown();

// 发生了waitPath的删除事件

if (event.getType() == EventType.NodeDeleted && event.getPath().equals(waitPath)) \{

doSomething();

\} catch (Exception e) \{

e.printStackTrace();

\});

// 等待连接建立

latch.await();

// 创建子节点

thisPath = zk.create("/" + groupNode + "/" + subNode, null, Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE,

CreateMode.EPHEMERAL\_SEQUENTIAL);

// wait一小会, 让结果更清晰一些

Thread.sleep(10);

// 注意, 没有必要监听"/locks"的子节点的变化情况

List<String> childrenNodes = zk.getChildren("/" + groupNode, false);

// 列表中只有一个子节点, 那肯定就是thisPath, 说明client获得锁

if (childrenNodes.size() == 1) \{

doSomething();

\} else \{

String thisNode = thisPath.substring(("/" + groupNode + "/").length());

// 排序

Collections.sort(childrenNodes);

int index = childrenNodes.indexOf(thisNode);

if (index == -1) \{

// never happened

\} else if (index == 0) \{

// inddx == 0, 说明thisNode在列表中最小, 当前client获得锁

doSomething();

\} else \{

// 获得排名比thisPath前1位的节点

this.waitPath = "/" + groupNode + "/" + childrenNodes.get(index - 1);

// 在waitPath上注册监听器, 当waitPath被删除时, zookeeper会回调监听器的process方法

zk.getData(waitPath, true, new Stat());

private void doSomething() throws Exception \{

try \{

System.out.println("gain lock: " + thisPath);

Thread.sleep(2000);

// do something

\} finally \{

System.out.println("finished: " + thisPath);

// 将thisPath删除, 监听thisPath的client将获得通知

// 相当于释放锁

zk.delete(this.thisPath, -1);

public static void main(String\[\] args) throws Exception \{

for (int i = 0; i < 10; i++) \{

new Thread() \{

public void run() \{

try \{

DistributedClient dl = new DistributedClient();

dl.connectZookeeper();

\} catch (Exception e) \{

e.printStackTrace();

\}.start();

Thread.sleep(Long.MAX\_VALUE);

AppServer as = new AppServer();

as.connectZookeeper(args\[0\]);

as.handle();

分布式多进程模式实现：

public class DistributedClientMy \{

// 超时时间

private static final int SESSION\_TIMEOUT = 5000;

// zookeeper server列表

private String hosts = "spark01:2181,spark02:2181,spark03:2181";

private String groupNode = "locks";

private String subNode = "sub";

private boolean haveLock = false;

private ZooKeeper zk;

// 当前client创建的子节点

private volatile String thisPath;

/\*\*

\* 连接zookeeper

\*/

public void connectZookeeper() throws Exception \{

zk = new ZooKeeper("spark01:2181", SESSION\_TIMEOUT, new Watcher() \{

public void process(WatchedEvent event) \{

try \{

// 子节点发生变化

if (event.getType() == EventType.NodeChildrenChanged && event.getPath().equals("/" + groupNode)) \{

// thisPath是否是列表中的最小节点

List<String> childrenNodes = zk.getChildren("/" + groupNode, true);

String thisNode = thisPath.substring(("/" + groupNode + "/").length());

// 排序

Collections.sort(childrenNodes);

if (childrenNodes.indexOf(thisNode) == 0) \{

doSomething();

thisPath = zk.create("/" + groupNode + "/" + subNode, null, Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE,

CreateMode.EPHEMERAL\_SEQUENTIAL);

\} catch (Exception e) \{

e.printStackTrace();

\});

// 创建子节点

thisPath = zk.create("/" + groupNode + "/" + subNode, null, Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE,

CreateMode.EPHEMERAL\_SEQUENTIAL);

// wait一小会, 让结果更清晰一些

Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));

// 监听子节点的变化

List<String> childrenNodes = zk.getChildren("/" + groupNode, true);

// 列表中只有一个子节点, 那肯定就是thisPath, 说明client获得锁

if (childrenNodes.size() == 1) \{

doSomething();

thisPath = zk.create("/" + groupNode + "/" + subNode, null, Ids.OPEN\_ACL\_UNSAFE,

CreateMode.EPHEMERAL\_SEQUENTIAL);

/\*\*

\* 共享资源的访问逻辑写在这个方法中

\*/

private void doSomething() throws Exception \{

try \{

System.out.println("gain lock: " + thisPath);

Thread.sleep(2000);

// do something

\} finally \{

System.out.println("finished: " + thisPath);

// 将thisPath删除, 监听thisPath的client将获得通知

// 相当于释放锁

zk.delete(this.thisPath, -1);

public static void main(String\[\] args) throws Exception \{

DistributedClientMy dl = new DistributedClientMy();

dl.connectZookeeper();

Thread.sleep(Long.MAX\_VALUE);

[20190303165112768.png]: /images/20220315/bb24a003415440959b656187d1a8fccf.png
[20190303165250740.png]: /images/20220315/0baa77ccd8864fe9ada9ca6901751356.png
[20190303165514195.png]: /images/20220315/739225c389324e32a540dd1945173039.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI4Mjg2MDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220315/0e936dec8f9f4e0bb16b1929f1895e9d.png