在很多时候,我们都可以在各种框架应用中看到ZooKeeper的身影,比如Kafka中间件,Dubbo框架,Hadoop等等。为什么到处都看到ZooKeeper?
ZooKeeper是一个分布式服务协调框架,提供了分布式数据一致性的解决方案,基于ZooKeeper的 数据结构,Watcher,选举机制 等特点,可以 实现数据的发布/订阅,软负载均衡,命名服务,统一配置管理,分布式锁,集群管理 等等。
ZooKeeper能保证:
ZooKeeper的数据结构和Unix文件系统很类似,总体上可以看做是一棵树,每一个节点称之为一个ZNode,每一个ZNode 默认能存储1M的数据 。每一个ZNode可 通过唯一的路径标识 。如下图所示:
创建ZNode时,可以指定以下四种类型,包括:
Watcher是基于 观察者模式 实现的一种机制。如果我们需要实现当某个ZNode节点发生变化时收到通知,就可以使用Watcher监听器。
这种通知机制是一次性的。一旦watcher被触发,ZooKeeper就会从相应的存储中删除。如果需要不断监听ZNode的变化,可以在收到通知后再设置新的watcher注册到ZooKeeper。
监视点的类型有很多,如 监控ZNode数据变化、监控ZNode子节点变化、监控ZNode 创建或删除 。
ZooKeeper是一个高可用的应用框架,因为ZooKeeper是支持集群的。ZooKeeper在集群状态下,配置文件是不会指定Master和Slave,而是在ZooKeeper服务器初始化时就在内部进行选举,产生一台做为Leader,多台做为Follower,并且遵守半数可用原则。
由于遵守半数可用原则,所以5台服务器和6台服务器,实际上最大允许宕机数量都是3台,所以为了节约成本, 集群的服务器数量一般设置为奇数 。
如果在运行时, 如果长时间无法和Leader保持连接的话,则会再次进行选举,产生新的Leader,以保证服务的可用 。
首先在 官网 下载ZooKeeper,我这里用的是3.3.6版本。
然后解压,复制一下/conf目录下的zoo_sample.cfg文件,重命名为zoo.cfg。
修改zoo.cfg中dataDir的值,并创建对应的目录:
最后到/bin目录下启动,我用的是window系统,所以启动zkServer.cmd,双击即可:
启动成功的话就可以看到这个对话框:
可视化界面的话,我推荐使用 ZooInspector
,操作比较简便:
首先引入Maven依赖:
<dependency> <groupId>org.apache.zookeeper</groupId> <artifactId>zookeeper</artifactId> <version>3.4.6</version> </dependency> 复制代码
接着我们写一个Main方法,进行操作:
//连接地址及端口号 private static final String SERVER_HOST = "127.0.0.1:2181"; //会话超时时间 private static final int SESSION_TIME_OUT = 2000; public static void main(String[] args) throws Exception { //参数一:服务端地址及端口号 //参数二:超时时间 //参数三:监听器 ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper(SERVER_HOST, SESSION_TIME_OUT, new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent watchedEvent) { //获取事件的状态 Event.KeeperState state = watchedEvent.getState(); //判断是否是连接事件 if (Event.KeeperState.SyncConnected == state) { Event.EventType type = watchedEvent.getType(); if (Event.EventType.None == type) { System.out.println("zk客户端已连接..."); } } } }); zooKeeper.create("/java", "Hello World".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT); System.out.println("新增ZNode成功"); zooKeeper.close(); } 复制代码
创建一个持久性ZNode,路径是/java,值为"Hello World":
public String create(final String path, byte data[], List<ACL> acl, CreateMode createMode) 复制代码
参数解释:
ACL权限控制,有三个是ZooKeeper定义的常用权限,在ZooDefs.Ids类中:
/** * This is a completely open ACL. * 完全开放的ACL,任何连接的客户端都可以操作该属性znode */ public final ArrayList<ACL> OPEN_ACL_UNSAFE = new ArrayList<ACL>(Collections.singletonList(new ACL(Perms.ALL, ANYONE_ID_UNSAFE))); /** * This ACL gives the creators authentication id's all permissions. * 只有创建者才有ACL权限 */ public final ArrayList<ACL> CREATOR_ALL_ACL = new ArrayList<ACL>(Collections.singletonList(new ACL(Perms.ALL, AUTH_IDS))); /** * This ACL gives the world the ability to read. * 只能读取ACL */ public final ArrayList<ACL> READ_ACL_UNSAFE = new ArrayList<ACL>(Collections.singletonList(new ACL(Perms.READ, ANYONE_ID_UNSAFE))); 复制代码
createMode就是前面讲过的四种ZNode类型:
public enum CreateMode { /** * 持久性ZNode */ PERSISTENT (0, false, false), /** * 持久性自动增加顺序号ZNode */ PERSISTENT_SEQUENTIAL (2, false, true), /** * 临时性ZNode */ EPHEMERAL (1, true, false), /** * 临时性自动增加顺序号ZNode */ EPHEMERAL_SEQUENTIAL (3, true, true); } 复制代码
//同步获取节点数据 public byte[] getData(String path, boolean watch, Stat stat){ ... } //异步获取节点数据 public void getData(final String path, Watcher watcher, DataCallback cb, Object ctx){ ... } 复制代码
同步getData()方法中的stat参数是用于接收返回的节点描述信息:
public byte[] getData(final String path, Watcher watcher, Stat stat){ //省略... GetDataResponse response = new GetDataResponse(); //发送请求到ZooKeeper服务器,获取到response ReplyHeader r = cnxn.submitRequest(h, request, response, wcb); if (stat != null) { //把response的Stat赋值到传入的stat中 DataTree.copyStat(response.getStat(), stat); } } 复制代码
使用同步getData()获取数据:
//数据的描述信息,包括版本号,ACL权限,子节点信息等等 Stat stat = new Stat(); //返回结果是byte[]数据,getData()方法底层会把描述信息复制到stat对象中 byte[] bytes = zooKeeper.getData("/java", false, stat); //打印结果 System.out.println("ZNode的数据data:" + new String(bytes));//Hello World System.out.println("获取到dataVersion版本号:" + stat.getVersion());//默认数据版本号是0 复制代码
public Stat setData(final String path, byte data[], int version){ ... } 复制代码
值得注意的是第三个参数version, 使用CAS机制,这是为了防止多个客户端同时更新节点数据,所以需要在更新时传入版本号,每次更新都会使版本号+1 ,如果服务端接收到版本号,对比发现不一致的话,则会抛出异常。
所以,在更新前需要先查询获取到版本号,否则你不知道当前版本号是多少,就没法更新:
//获取节点描述信息 Stat stat = new Stat(); zooKeeper.getData("/java", false, stat); System.out.println("更新ZNode数据..."); //更新操作,传入路径,更新值,版本号三个参数,返回结果是新的描述信息 Stat setData = zooKeeper.setData("/java", "fly!!!".getBytes(), stat.getVersion()); System.out.println("更新后的版本号为:" + setData.getVersion());//更新后的版本号为:1 复制代码
更新后,版本号增加了:
如果传入的版本参数是"-1",就是告诉zookeeper服务器,客户端需要基于数据的最新版本进行更新操作。但是-1并不是一个合法的版本号,而是一个标识符。
public void delete(final String path, int version){ ... } 复制代码
这里也需要传入版本号,调用getData()方法即可获取到版本号,很简单:
Stat stat = new Stat(); zooKeeper.getData("/java", false, stat); //删除ZNode zooKeeper.delete("/java", stat.getVersion()); 复制代码
在上面第三点提到,ZooKeeper是可以使用通知监听机制,当ZNode发生变化会收到通知消息,进行处理。基于watcher机制,ZooKeeper能玩出很多花样。怎么使用?
ZooKeeper的通知监听机制,总的来说可以分为三个过程:
①客户端注册 Watcher ②服务器处理 Watcher ③客户端回调 Watcher客户端。
注册 watcher 有 4 种方法,new ZooKeeper()、getData()、exists()、getChildren()。下面演示一下使用exists()方法注册watcher:
首先 需要实现Watcher接口 ,新建一个监听器:
public class MyWatcher implements Watcher { @Override public void process(WatchedEvent event) { //获取事件类型 Event.EventType eventType = event.getType(); //通知状态 Event.KeeperState eventState = event.getState(); //节点路径 String eventPath = event.getPath(); System.out.println("监听到的事件类型:" + eventType.name()); System.out.println("监听到的通知状态:" + eventState.name()); System.out.println("监听到的ZNode路径:" + eventPath); } } 复制代码
然后调用exists()方法,注册监听器:
zooKeeper.exists("/java", new MyWatcher()); //对ZNode进行更新数据的操作,触发监听器 zooKeeper.setData("/java", "fly".getBytes(), -1); 复制代码
然后在控制台就可以看到打印的信息:
这里我们可以看到 Event.EventType对象就是事件类型 ,我们可以对事件类型进行判断,再配合 Event.KeeperState通知状态 ,做相关的业务处理,事件类型有哪些?
打开EventType、KeeperState的源码查看:
//事件类型是一个枚举 public enum EventType { None (-1),//无 NodeCreated (1),//Watcher监听的数据节点被创建 NodeDeleted (2),//Watcher监听的数据节点被删除 NodeDataChanged (3),//Watcher监听的数据节点内容发生变更 NodeChildrenChanged (4);//Watcher监听的数据节点的子节点列表发生变更 } //通知状态也是一个枚举 public enum KeeperState { Unknown (-1),//属性过期 Disconnected (0),//客户端与服务端断开连接 NoSyncConnected (1),//属性过期 SyncConnected (3),//客户端与服务端正常连接 AuthFailed (4),//身份认证失败 ConnectedReadOnly (5),//返回这个状态给客户端,客户端只能处理读请求 SaslAuthenticated(6),//服务器采用SASL做校验时 Expired (-112);//会话session失效 } 复制代码
zooKeeper.exists("/java", new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { System.out.println("我是exists()方法的监听器"); } }); //对ZNode进行更新数据的操作,触发监听器 zooKeeper.setData("/java", "fly".getBytes(), -1); //企图第二次触发监听器 zooKeeper.setData("/java", "spring".getBytes(), -1); 复制代码
zooKeeper.exists("/java", new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { System.out.println("我是exists()方法的监听器"); } }); Stat stat = new Stat(); zooKeeper.getData("/java", new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { System.out.println("我是getData()方法的监听器"); } }, stat); //对ZNode进行更新数据的操作,触发监听器 zooKeeper.setData("/java", "fly".getBytes(), stat.getVersion()); 复制代码
打印结果,说明先调用exists()方法的监听器,再调用getData()方法的监听器。因为exists()方法先注册了。
我记得B站的UP主李永乐说过, 只有你让更多的人生活变得更美好时,自己的生活才能变得更美好。
这句话也是我今年开始写技术分享的一个动力源泉,希望这篇文章对你有用~
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