JAVA分布式篇2——Zookeeper

秒速五厘米 2023-10-02 09:03 4阅读 0赞

## JAVA分布式篇2——Zookeeper ##

### 1、简介 ###

Zookeeper是一个开源的分布式（多台服务器干一件事）的，为分布式应用提供协调服务的 Apache项目

### 2、工作机制 ###

*  Zookeeper从设计模式角度来理解：是一个基于观察者模式（一个人干活，有人盯着他）设计的分 布式服务管理框架
    
     *  存储 和 管理 大家都关心的数据 然后接受观察者的注册
     *  通知已经注册的那些观察者做出相应的反应
 *  Zookeeper = 文件系统 + 通知机制
 *  类似美团
    
     *  商家营业并入驻
     *  获取到当前营业的饭店列表
     *  服务器节点下线
     *  服务器节点上下线事件通知
     *  重新再去获取服务器列表，并注册监听

### 3、特点 ###

*  是一个leader和多个follower来组成的集群
 *  集群中只要有半数以上的节点存活，Zookeeper就能正常工作（5台服务器挂2台，没问题；4台服 务器挂2台，就停止）
 *  全局数据一致性，每台服务器都保存一份相同的数据副本，无论client连接哪台server，数据都是 一致的
 *  数据更新原子性，一次数据要么成功，要么失败（不成功便成仁）
 *  实时性，在一定时间范围内，client能读取到最新数据
 *  更新的请求按照顺序执行，会按照发送过来的顺序，逐一执行（发来123，执行123，而不是321 或者别的）

### 4、应用场景 ###

*  统一命名服务
 *  统一配置管理
 *  服务器节点动态上下线
 *  软负载均衡

### 5、下载安装（linux） ###

[zookeeper官网下载：https://downloads.apache.org/zookeeper/][zookeeper_https_downloads.apache.org_zookeeper]

[zookeeper3.6.3 百度云：https://pan.baidu.com/s/1OM0Lq2rm-8qcd8nb8TGfEg][zookeeper3.6.3 _https_pan.baidu.com_s_1OM0Lq2rm-8qcd8nb8TGfEg]提取码：izco

**linux需要有jdk**

移动zookeeper

mv /root/apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz

解压zookeeper

tar -zxvf apache-zookeeper-3.6.3-bin.tar.gz

zookeeper目录下创建文件夹

mkdir zkData
    mkdir zkLog

拷贝配置文件

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
    vim zoo.cfg

添加配置

dataDir=/usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/zkData
    dataLogDir=/usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/zkLog

启动

测试

[root@VM-16-14-centos bin]# jps
    1898 QuorumPeerMain
    1981 Jps

[root@VM-16-14-centos bin]# netstat -apn | grep 2181
    tcp6       0      0 :::2181                 :::*                    LISTEN      1898/java

[root@VM-16-14-centos bin]# ./zkServer.sh status
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Client port found: 2181. Client address: localhost. Client SSL: false.
    Mode: standalone

启动客户端

[root@VM-16-14-centos bin]# ./zkCli.sh
    
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls
    ls [-s] [-w] [-R] path
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /
    [zookeeper]
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] quit

### 6、配置参数详解 ###

*  tickTime =2000：通信心跳数，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒，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
 *  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，启动时能容忍的最多心跳数，10\*2000（10个心跳时间）如果领导和跟随者没有发出心跳通信，就视为失效的连接，领导 和跟随者彻底断开
 *  syncLimit =5：LF同步通信时限，集群启动后，Leader与Follower之间的最大响应时间单位，假如响应超过syncLimit \* tickTime->10秒，Leader就认为Follwer已经死掉，会将Follwer从服务器列表中删除
 *  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
 *  dataLogDir：日志文件目录
 *  clientPort =2181：客户端连接端口 监听客户端连接的端口

### 7、节点及其类型 ###

#### 7.1、节点 ####

*  ZooKeeper数据模型的结构与linux文件系统很类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称做一 个ZNode（ZookeeperNode）
 *  每一个ZNode默认能够存储1MB的数据（元数据），每个ZNode的路径都是唯一的
 *  元数据（Metadata），又称中介数据、中继数据，为描述数据的数据（data about data），主要是描述数据属性（property）的信息，用来支持如指示存储位置、历史数据、 资源查找、文件记录等功能

#### 7.2、节点类型 ####

##### 7.2.1、持久型 #####

*  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
 *  持久化顺序编号目录节点（persistent\_sequential）客户端与zookeeper断开连接后，该节 点依旧存在，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，例如：Znode001，Znode002…

##### 7.2.2、短暂型 #####

*  临时目录节点（ephemeral）客户端和服务器端断开连接后，创建的节点自动删除
 *  临时顺序编号目录节点（ephemeral\_sequential）客户端与zookeeper断开连接后，该节点 被删除，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，例如：Znode001，Znode002…

### 8、分布式部署 ###

#### 8.1、编号配置 ####

在zkData目录下书写myid文件（依次写上编号1、2、3）

vim myid

#### 8.2、zoo.cfg配置 ####

# The number of milliseconds of each tick
    tickTime=2000
    # The number of ticks that the initial 
    # synchronization phase can take
    initLimit=10
    # The number of ticks that can pass between 
    # sending a request and getting an acknowledgement
    syncLimit=5
    # the directory where the snapshot is stored.
    # do not use /tmp for storage, /tmp here is just 
    # example sakes.
    dataDir=/usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/zkData
    # the port at which the clients will connect
    clientPort=2181
    # the maximum number of client connections.
    # increase this if you need to handle more clients
    #maxClientCnxns=60
    #
    # 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
    # Purge task interval in hours
    # Set to "0" to disable auto purge feature
    #autopurge.purgeInterval=1
    
    ## Metrics Providers
    #
    # https://prometheus.io Metrics Exporter
    #metricsProvider.className=org.apache.zookeeper.metrics.prometheus.PrometheusMetricsProvider
    #metricsProvider.httpPort=7000
    #metricsProvider.exportJvmInfo=true
    #cluster
    quorumListenOnAllIPs=true
    server.1=101.34.116.9:2888:3888
    server.2=106.54.85.216:2888:3888
    server.3=81.70.1.65:2888:3888

server.A=B:C:D

*  A：一个数字，表示第几号服务器（集群模式下配置的/opt/zookeeper/zkData/myid文件里面的数据就是A的值）
 *  B：服务器的ip地址
 *  C：与集群中Leader服务器交换信息的端口
 *  D：选举时专用端口，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

#### 8.3、启动 ####

[root@VM-8-13-centos bin]# ./zkServer.sh start
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Starting zookeeper ... STARTED
    [root@VM-8-13-centos bin]# jps
    29545 QuorumPeerMain
    29597 Jps
    [root@VM-8-13-centos bin]# ./zkServer.sh status
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Client port found: 2181. Client address: localhost. Client SSL: false.
    Mode: leader

[root@VM-0-3-centos bin]# ./zkServer.sh start
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Starting zookeeper ... STARTED
    [root@VM-0-3-centos bin]# ./zkServer.sh status
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Client port found: 2181. Client address: localhost. Client SSL: false.
    Mode: follower

[root@VM-16-14-centos bin]# ./zkServer.sh start
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Starting zookeeper ... STARTED
    [root@VM-16-14-centos bin]# jps
    29545 QuorumPeerMain
    29597 Jps
    [root@VM-16-14-centos bin]# ./zkServer.sh status
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /usr/local/apache-zookeeper-3.6.3-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Client port found: 2181. Client address: localhost. Client SSL: false.
    Mode: follower

#### 8.4、问题解决 ####

*  检查配置文件
 *  ping一下服务器
 *  查看一下防火墙是否在关闭状态
    
     *  查看防火墙状态：firewall-cmd --state
     *  启动防火墙：systemctl start firewalld
     *  关闭防火墙：systemctl stop firewalld.service
     *  禁止防火墙开机启动：systemctl disable firewalld.service

### 9、客户端操作 ###

#### 9.1、客户端启动 ####

./zkCli.sh

#### 9.2、帮助 ####

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] help
    ZooKeeper -server host:port -client-configuration properties-file cmd args
    	addWatch [-m mode] path # optional mode is one of [PERSISTENT, PERSISTENT_RECURSIVE] - default is PERSISTENT_RECURSIVE
    	addauth scheme auth
    	close 
    	config [-c] [-w] [-s]
    	connect host:port
    	create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]
    	delete [-v version] path
    	deleteall path [-b batch size]
    	delquota [-n|-b] path
    	get [-s] [-w] path
    	getAcl [-s] path
    	getAllChildrenNumber path
    	getEphemerals path
    	history 
    	listquota path
    	ls [-s] [-w] [-R] path
    	printwatches on|off
    	quit 
    	reconfig [-s] [-v version] [[-file path] | [-members serverID=host:port1:port2;port3[,...]*]] | [-add serverId=host:port1:port2;port3[,...]]* [-remove serverId[,...]*]
    	redo cmdno
    	removewatches path [-c|-d|-a] [-l]
    	set [-s] [-v version] path data
    	setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl
    	setquota -n|-b val path
    	stat [-w] path
    	sync path
    	version 
    Command not found: Command not found help

#### 9.3、基本命令 ####

#查看当前znode中所包含的内容
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /
    [zookeeper]
    #查看当前节点详细数据
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] ls -s /
    [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

*  cZxid：创建节点的事务 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
 *  ctime：被创建的毫秒数(从1970年开始)
 *  mZxid：最后更新的事务zxid
 *  mtime：最后修改的毫秒数(从1970年开始)
 *  pZxid：最后更新的子节点zxid
 *  cversion：创建版本号，子节点修改次数
 *  dataVersion：数据变化版本号
 *  aclVersion：权限版本号
 *  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
 *  dataLength：数据长度 numChildren：子节点数

#创建节点
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /china
    Created /china
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /usa
    Created /usa
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] ls /
    [china, usa, zookeeper]

#获得节点的值
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] create /china/nanyang "home"
    Created /china/nanyang
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] get /china/nanyang
    home

#创建短暂节点
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] create -e /xxx
    Created /xxx

#创建带序号的节点
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] create -s /uk
    Created /uk0000000003
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 10] create -s /uk
    Created /uk0000000004

#获取值，设置值，监听值的变化
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 11] set /usa "short"
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] get /usa
    short
    
    #（另一个机器）
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] addWatch /usa
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] 
    WATCHER::
    
    WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/usa

# 删除节点
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 13] delete /usa
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 14] ls /
    [china, uk0000000003, uk0000000004, xxx, zookeeper]
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] create /uk0000000003/uk
    Created /uk0000000003/uk
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 16] deleteall /uk0000000003

### 10、API ###

#### 10.1、导入依赖 ####

<dependencies>
        
        <dependency>
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId>
            <version>3.6.3</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-core</artifactId>
            <version>2.14.0</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.13</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

#### 10.2、创建节点 ####

public class ZookeeperTest {
        
        private String con="101.34.116.9:2181,106.54.85.216:2181,81.70.1.65:2181";
        //单位毫秒
        private int time=60*1000;
        private ZooKeeper zooKeeper;
        @Before
        public void zookeeper() throws IOException {
        
            Watcher watcher=(watchedEvent)->System.out.println("监听到了变化");
            zooKeeper = new ZooKeeper(con, time, watcher);
        }
        @Test
        public void createNode() throws KeeperException, InterruptedException {
        
            String s = zooKeeper.create("/idea", "idea".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
            System.out.println(s);
        }
    }

*  一个ACL对象就是一个Id和permission对
 *  类似linux的文件权限，不同的是共有5种操作：CREATE、READ、WRITE、DELETE、ADMIN(对应更改ACL的权限)
    
     *  OPEN\_ACL\_UNSAFE：创建开放节点，允许任意操作 （用的最少，其余的权限用的很 少）
     *  READ\_ACL\_UNSAFE：创建只读节点
     *  CREATOR\_ALL\_ACL：创建者才有全部权限
 *  CreateMode.PERSISTENT：持久型节点

#### 10.3、查询节点 ####

@Test
    public void selectNode() throws KeeperException, InterruptedException {
        
        byte[] data = zooKeeper.getData("/idea", false, new Stat());
        System.out.println(new String(data));
    }

#### 10.4、修改节点 ####

@Test
    public void updateNode() throws KeeperException, InterruptedException {
        
        Stat stat = zooKeeper.setData("/idea", "idea1".getBytes(), 0);
        System.out.println(stat);
    }

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 18] ls -s /idea
    []
    cZxid = 0x100000013
    ctime = Thu Jul 29 16:43:11 CST 2021
    mZxid = 0x100000013
    mtime = Thu Jul 29 16:43:11 CST 2021
    pZxid = 0x100000013
    cversion = 0
    dataVersion = 0
    aclVersion = 0
    ephemeralOwner = 0x0
    dataLength = 4
    numChildren = 0
    [zk: localhost:2181(CONNECTED) 19] ls -s /idea
    []
    cZxid = 0x100000013
    ctime = Thu Jul 29 16:43:11 CST 2021
    mZxid = 0x10000001b
    mtime = Thu Jul 29 17:09:11 CST 2021
    pZxid = 0x100000013
    cversion = 0
    dataVersion = 1
    aclVersion = 0
    ephemeralOwner = 0x0
    dataLength = 5
    numChildren = 0

#### 10.5、删除节点 ####

@Test
    public void deleteNode() throws KeeperException, InterruptedException {
        
        zooKeeper.delete("/idea",1);
    }

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 21] create /athens
    Created /athens

监听到了变化
    xxx
    uk0000000004
    zookeeper
    china
    监听到了变化

#### 10.6、判断节点 ####

@Test
    public void existsNode() throws KeeperException, InterruptedException {
        
        Stat exists = zooKeeper.exists("/china", false);
        System.out.println(exists);
    }

### 11、监听器 ###

也是美团等的工作模式

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Dj4aI8pH-1627572451887)(C:\\Users\\yoya\\AppData\\Roaming\\Typora\\typora-user-images\\image-20210729223559847.png)\]

### 12、分布式锁 ###

*  redis：高性能
 *  zookeeper：高可用（可靠性）

#### 12.1、传统锁 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d5ZmdoaA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 12.2、分布式锁 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d5ZmdoaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

#### 12.3、实现秒杀（ssm） ####

待补

[zookeeper_https_downloads.apache.org_zookeeper]: https://downloads.apache.org/zookeeper/
[zookeeper3.6.3 _https_pan.baidu.com_s_1OM0Lq2rm-8qcd8nb8TGfEg]: https://pan.baidu.com/s/1OM0Lq2rm-8qcd8nb8TGfEg
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d5ZmdoaA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/0f059342c578475aa14b5e101df1aa8b.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d5ZmdoaA==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d5ZmdoaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/f72f283e5f504f68bb6b9505a8e1323f.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d5ZmdoaA==,size_16,color_FFFFFF,t_70