JAVA分布式篇2——Zookeeper

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/

zookeeper3.6.3 百度云：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

[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

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 argsaddWatch [-m mode] path # optional mode is one of [PERSISTENT, PERSISTENT_RECURSIVE] - default is PERSISTENT_RECURSIVEaddauth scheme authclose config [-c] [-w] [-s]connect host:portcreate [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]delete [-v version] pathdeleteall path [-b batch size]delquota [-n|-b] pathget [-s] [-w] pathgetAcl [-s] pathgetAllChildrenNumber pathgetEphemerals pathhistory listquota pathls [-s] [-w] [-R] pathprintwatches on|offquit reconfig [-s] [-v version] [[-file path] | [-members serverID=host:port1:port2;port3[,...]*]] | [-add serverId=host:port1:port2;port3[,...]]* [-remove serverId[,...]*]redo cmdnoremovewatches path [-c|-d|-a] [-l]set [-s] [-v version] path datasetAcl [-s] [-v version] [-R] path aclsetquota -n|-b val pathstat [-w] pathsync pathversion 
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><!--zookeeper--><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><!--junit--><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;@Beforepublic void zookeeper() throws IOException {Watcher watcher=(watchedEvent)->System.out.println("监听到了变化");zooKeeper = new ZooKeeper(con, time, watcher);}@Testpublic 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

12.2、分布式锁

在这里插入图片描述

12.3、实现秒杀（ssm）

待补

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