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zookeeper原理即代码实现

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我是靠谱客的博主 可爱大侠，最近开发中收集的这篇文章主要介绍zookeeper原理即代码实现，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1. Zookeeper是什么？

zookeeper是一个开源的注册中心，分布式服务管理框架，用于为分布式框架提供协调服务的Apache项目，通常称为注册中心。提供相应服务：统一命名服务（比如域名对应ip命名，一个域名下面多个ip）、统一配置服务(比如一个分布式集群所有配置一样的情况，同步到集群中所有节点)、统一集群管理（客户端注册节点用于监听服务器节点）、服务器节点动态上下线，负载均衡（比如域名对应ip,里面有三个ip，对这个域名节点下的节点负载均衡）等。

1.1 zookeeper的工作机制：

服务器节点注册，客户端获取节点信息并监听。负责存储和管理节点的数据，采用观察者模式，当节点数据发生改变时候，及时监听并通知那些观察者（客户端）做出相应的通知。用通俗易懂的描绘就是，服务器启动注册信息到Zookeeper上，而客户端通过Zookeeper去监听服务器列表，当某些服务器节点改变或者修改时候，即使通知那些订阅了该服务器的客户端告知服务器有了改变。
一句话实现就是：Zookeeper=文件系统+通知机制。

1.2 Zookeeper的特点：

  1. Zookeeper集群中，只有一个leader（领导者master）,多个follower(随从者)。
  2. 集群中成功机制，只有集群中只有有半数节点存活，则表示存活，否在失败。
  3. 全局数据一致性，每一份server都保存相同的数据，无论连接哪一台服务器都是一致的。
  4. 数据事务性，要么一起成功，要么失败。
  5. 数据实时性，一定时间内，能读到最新数据。

1.3 数据结构

Zookeeper的数据模型是一颗数，每一个节点一个Znode，但每个node最多只能存储1024kb数据，每个zNode都有唯一的标识。

1.4下载方式及建议

1.官网链接：https://zookeeper.apache.org/，下载好版本
（最好用于linux中更好的发挥作用，当然学习，也可以在win中安装。）

  1. 要使用zookeeper当然要安装jdk，tar指令解压到指定目录（通常会在opt下）。

  2. 修改名称，这个文件后面描述。Zookeeper下conf下的zoo_sample.cfg修改为zoo,cfg

  3. 修改zoo.cfg文件，并在该目录创建该文件夹。

  4. 启动zookeeper,如果没有关闭防火墙请关闭，service iptables stop:

  5. 查看zookeeper是否启动：
    6.1通过进程查看是否启动：

6.2通过指令查看该状态:如果报错请检查防火墙是否关闭

7.zookeeper的停止：

2.Zookeeper的集群搭建

2.1配置文件的解读（conf/zoo.cfg*）：

1.tickTime=2000：表明zookeeper服务器与客户端的心跳时间，怎么理解呢，就是每隔2s发出一个心跳，表明自己这个节点还活着。
2.initLimit=10,leader与follower初始连接时候最大容忍心跳数为10.超过10次没有接收到心跳，则表示也是死了。
3.synLimit=5,leader与follower 非首次，保持通信时间，如果，超过了5次心跳时间没有心跳，则认为follower死了
4.dataDir：保存Zookeeper中的数据。
这个默认是/tem目录，会被linux扫描，不定时会清除，所以保险起见改为这个目录。
6. clientPort=2181,端口号为2181
7. 后期还有配置文件表明集群的地址

2.2集群操作：

1.根据上面操作在多台服务器安装zookeeper，内容一致。介绍一个分发shell指令xsync
1.1修改配置文件 vim /etc/hosts,将需要分发的服务器地址加入进去映射，方便之后直接用名称。

1.2 安装rsync  yum install -y rsync，xsync是对rsync进行二次封装而已
1.3 创建shell脚本xsync放入 bin文件下：vim usr/local/bin/xsync,将已下内容修改复制：

#!/bin/bash
#1 获取输入参数个数，如果没有参数，直接退出

pcount=$#
if((pcount==0)); then
echo no args;
exit;
fi
#2 获取文件名称

p1=$1
fname=basename $p1
echo fname=$fname
#3 获取上级目录到绝对路径
pdir=cd -P $(dirname $p1); pwd
echo pdir=KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '#' at position 6: pdir #̲4 获取当前用户名称 user…host --------------
rsync -rvl p d i r / pdir/ pdir/fname u s e r @ h a d o o p user@hadoop user@hadoophost:$pdir
done

2.修改配置文件zookeeper中的zoo.cfg，新增上面数据并再新增集群服务器地址（hadoop1这种表示因为hosts文件会映射）解读一下（server.A=B:C:D）(A为myid，B为服务器地址，C为leader与follower交换信息的端口号，D为选举端口号，就是后面会说的选举机制)：

#######################cluster##########################
server.1=hadoop1:2888:3888
server.2=hadoop2:2888:3888
server.3=hadoop3:2888:3888

3.在zkData目录下创建myid文件用于对应的server.1，server.2，server.3，并添加相应编号，1对应1，2对应2
vim /zkData/myid

输入对应编号即可，跟server对应

4.分发zookeeper，并修改myid
Xsync zookeeper-3.57

5．分别启动zookeeper，记得关闭防火墙，查看状态

2.3 选举机制

1.了解几个概念：
SID:服务器ID，每台集群中的机器的唯一标识，与myid一致
ZXID:事务ID，每次服务器事务更改，都会进行改变，client每次写操作都会对事务id改变。
Epoch:每一次leader运行的编号，在选票机制中，每投完一次票都会增加。

2.选票机制：只要集群中有一半以上服务器存活则可以进行选举
2.3.1首次启动选举，加入有五台服务器：
①服务器1启动，投自己一票，发起第一次选举，不够半数以上（❤️）的票则选举无法完成，仍保持观察状态。
②服务器2启动，再发生一次选举，2又投自己一票，然后与服务器1交换选票，此时发现服务器1的myid>服务器2的myid，此时，把服务器2的票交换给了服务器1，此时服务器2为0票，服务器1为2票，2<3此时还是没有完成选举。
③服务器3启动，先投自己一票，他会又去和服务器1交换选票，此时如果服务器1的myid>服务器3的myid则又把票交换到服务器1，此时服务器1为三票，3<3不成立，则服务器1选举成功为leader，后面所有服务器都为follower.
④4、5服务器启动都为follower。
2.3.2非首次分享
1.Epoch大的胜出。
2.Epoch相同，Zxid大的胜出。
3.Zxid相同，sid大的胜出。

2.4 zk集群的脚本配置启动：

1.在/home/ze/bin目录创建脚本

vim zk.sh

脚本内容为：

#!/bin/bash
case $1 in
“start”){
for i in hadoop1 hadoop2 hadoop3
do
echo ---------- zookeeper $i 启动 ------------
ssh $i “/opt/module/zookeeper-3.57/bin/zkServer.sh start”
done
};;
“stop”){
for i in hadoop1 hadoop2 hadoop3
do
echo ---------- zookeeper $i 停止 ------------
ssh $i “/opt/module/zookeeper-3.57/bin/zkServer.sh stop”
done
};;
“status”){
for i in hadoop1 hadoop2 hadoop3
do
echo ---------- zookeeper $i 状态 ------------
ssh $i “/opt/module/zookeeper-3.57/bin/zkServer.sh status”
done
};;
esac

2）增加权限

Chmod u+x zk.sh
3)启动脚本
Zk.sh start
4)分发脚本
Xsync zk.sh

2.5客户端启动与使用：

1.精确启动客户端：

2.查看节点信息：
ls /节点名
ls -s /节点名 查询该节点的详细信息

1.其中czxid为创建节点时候的事务id
Ctime:被创建的时间
Mzxid:最后更新的事务id
Pzxid:最后跟新的子节点事务id
Mtime:在最后修改的时间
Cversion:节点修改的次数
Datalength:节点的数据长度
NumChildren：子节点的数量

3.创建节点：
1）持久化节点：客户端与zookeeper断开后仍存在，但编号是没有顺序的。

2）持久化顺序节点：客户端与zookeeper断开后仍存在，但编号是有顺序的。

3）临时节点：客户端与zookeeper断开后不存在，但编号是没有顺序的

4）顺序临时节点：客户端与zookeeper断开后不存在，但编号是有顺序的

4.监听器：
4.1原理：
1．一个main()线程，当创建zookeeper客户端，会创建两个线程，一个connect线程负责网络连接，一个listerner负责监听
2.通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper.
3.zookeeper监听到有数据变化或路径变化，就会将这个消息发送给监听器，然后进行process方法进行处理。

4.2 监听指令：
①监听一个节点：

get -w /xuexi

②再另外一台服务上修改该节点
set /xuexi “python”

③监听器触发

注意点：一个监听器只会监听一次，触发后再次修改就不会再次监听。注册一次只能监听一次，若想再次监听则需要再次注册
创建create，删除同理delete节点同理
5.节点的删除与查看节点状态：
①删除节点：
delete /zeng
②删除底下不是空节点：
deleteall /sanguo
③查看节点状态

[zk: hadoop1:2181(CONNECTED) 10] stat /xuexi
cZxid = 0x600000002
ctime = Sun Sep 05 21:22:00 CST 2021
mZxid = 0x600000008
mtime = Mon Sep 06 00:32:50 CST 2021
pZxid = 0x600000006
cversion = 4
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 4

6.idea环境的操作
①导入pom文件

<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.5.7</version>
</dependency>

②加入日志文件，用于打印一下zookeeper日志方便查看，创建一个log4j.properties

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

③连接Zookeeper服务并监听

private static String connectString = "192.168.119.129:2181,192.168.119.131:2181,192.168.119.132:2181";//服务器ip
private static int sessionTimeOut = 200000;//超时事件
private ZooKeeper zkClient = null;//客户端
@Before
public void init() throws IOException {
    zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeOut, new Watcher() {
        public void process(WatchedEvent watchedEvent) {

            System.out.println("---------------------------");
            // 收到事件通知后的回调函数（用户的业务逻辑）
            System.out.println(watchedEvent.getType() + "--" + watchedEvent.getPath());
            // 再次启动监听
            try {
                System.out.println("-----------------------------");
                List<String> children = zkClient.getChildren("/", true);
                for (String child : children) {
                    System.out.println(child);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });

}

④客户端创建节点

@Test
public void create() throws InterruptedException, KeeperException {
    String s = zkClient.create("/zeng", "zengjinxin".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}

// OPEN_ACL_UNSAFE : 完全开放的ACL，任何连接的客户端都可以操作该属性znode
//CREATOR_ALL_ACL : 只有创建者才有ACL权限
//READ_ACL_UNSAFE：只能读取ACL
1、PERSISTENT 持久化目录节点，存储的数据不会丢失。
2、PERSISTENT_SEQUENTIAL 顺序自动编号的持久化目录节点，存储的数据不会丢失，并且根据当前已近存在的节点数自动加 1，然后返回给客户端已经成功创建的目录节点名。
3、EPHEMERAL 临时目录节点，一旦创建这个节点的客户端与服务器端口也就是session 超时，这种节点会被自动删除。
4、EPHEMERAL_SEQUENTIAL 临时自动编号节点，一旦创建这个节点的客户端与服务器端口也就是session 超时，这种节点会被自动删除，并且根据当前已近存在的节点数自动加 1，然后返回给客户端已经成功创建的目录节点名。

⑤获取节点

@Test
public void getChildNode() throws InterruptedException, KeeperException {
    List<String> children = zkClient.getChildren("/", true);
    for (String child : children) {
        System.out.println(child);
    }
    // 延时阻塞
    Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
}

7.写流程写入请求发送给leader和follower流程：
①客户端发送写请求，如果发送的是给leader，发送给follower写请求，但达到一半以上服务后，给个消息ack，表示通知了一半以上就返回给客户端ack,后台再异步发送写请求到其他服务器，同步完成后再发一个ack消息给leader同步完成。
②客户端发送写请求，如果发送的是给follower写请求，会给leader一个写请求，leader会发布写请求到各个服务器，单达到半数以上时候，发送ack到leader，leader发送ack给接收请求的follower，该follower发送ack给客户端，之后leader再异步发送写请求给各个剩余服务器，同步完成后发送ack给leader.

  1. idea实例，通过代码实现服务器上线下线通知案例
    思路：把该节点服务器进行注册到zookeeper中，通过不断监听该节点，并处理。
    代码实现：
    ①创建一个节点
public class DistributeServer {
    private static String connectString="192.168.119.129:2181,192.168.119.131:2181,192.168.119.132:2181";
    private static int sessionTimeOut=200000;
    private ZooKeeper zk=null;
    private String parentNode="/zengjinxin";

    //获取zk连接
    public void getConnect() throws IOException {
        zk = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeOut, new Watcher() {
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {

            }
        });
    }
    //注册服务器
    public void registServer(String hostName) throws InterruptedException, KeeperException {
        String create = zk.create(parentNode + "/guoqin", hostName.getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        System.out.println(hostName +" is online "+ create);
    }
    //业务代码
    public void business(String hostName) throws InterruptedException {
        System.out.println(hostName + " is working ...");
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DistributeServer distributeServer = new DistributeServer();
        //获取连接
        distributeServer.getConnect();
        //创建server节点
        distributeServer.registServer("guoqin");
        //业务代码
        distributeServer.business("guoqin");
    }
}

②监听该节点：

public class DistributeClient {
    private static String connectString="192.168.119.129:2181,192.168.119.131:2181,192.168.119.132:2181";
    private static int sessionTimeOut=200000;
    private static ZooKeeper zk=null;
    private static String parentNode="/zengjinxin";
    //获取zk连接
    public static void getConnect() throws IOException {
        zk = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeOut, new Watcher() {
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                // 再次启动监听
                try {
                    getServerList();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

// 获取服务器列表信息

  private static void getServerList() throws InterruptedException, KeeperException {

        // 1 获取服务器子节点信息，并且对父节点进行监听
        List<String> children = zk.getChildren(parentNode, true);
        // 2 存储服务器信息列表
        ArrayList<String> servers = new ArrayList<String>();
        //遍历子节点
        for (String child : children) {
            byte[] data = zk.getData(parentNode + "/" + child, true, null);
            servers.add(new String(data));
        }
        // 4 打印服务器列表信息
        System.out.println(servers);
    }

    // 业务功能
    public static void business() throws Exception{
        System.out.println("client is working ...");
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取连接
        getConnect();
        //获取服务器列表
        getServerList();
        //业务功能
        business();

    }
}

测试的话：服务器修改或者查看该节点试试会不会触发监听器即可。

以上就是zookeeper的所有总结学习，再见!

最后

以上就是可爱大侠为你收集整理的zookeeper原理即代码实现的全部内容，希望文章能够帮你解决zookeeper原理即代码实现所遇到的程序开发问题。

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本图文内容来源于网友提供，作为学习参考使用，或来自网络收集整理，版权属于原作者所有。
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