Zookeeper简单初应用
一、Zookeeper
1.1 概述
Zookeeper是一个开源的分布式的,为分布式应用提供协调服务的Apache项目。
Zookeeper从设计模式角度来理解:是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架,它负责存储和管理大家都关心的数据,然后接受观察者的注册,一旦这些数据的状态发生变化,Zookeeper就将负责通知已经在Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应,从而实现集群中类似Master/Slave管理模式
Zookeeper=文件系统+通知机制
1.2 应用场景
提供的服务包括:分布式消息同步和协调机制、服务器节点动态上下线、统一配置管理、负载均衡、集群管理等。
1)官网首页:
二、Zookeeper安装
2.1 本地模式安装部署
1)安装前准备:
(1)安装jdk
1.将zookeeper上传到服务器中
2.解压到apps文件夹下
( tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C apps/)
3.配置修改
3.1 cd apps
3.2 cd apps/zookeeper-3.4.10/
3.3 mkdir -p data/zkData
3.4 cd conf/
3.5 将zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg(cp zoo_sample.cfg zoo.cfg)
3.6 修改dataDir路径(vim zoo.cfg),将修改为创建的数据文件夹(dataDir=/home/hadoop/apps/zookeeper-3.4.10/data/zkData)
3)操作zookeeper (cd ..)
(1)启动zookeeper
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
(2)查看进程是否启动
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain
(3)查看状态:
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: standalone
(4)启动客户端:
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
(5)退出客户端:
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit
(6)停止zookeeper
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh stop
2.2 zoo.cfg配置参数解读
解读zoo.cfg 文件中参数含义
1)tickTime:通信心跳数,Zookeeper服务器心跳时间,单位毫秒
Zookeeper使用的基本时间,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。
它用于心跳机制,并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)
2)initLimit:LF初始通信时限
集群中的follower跟随者服务器(F)与leader领导者服务器(L)之间初始连接时能容忍的最多心跳数(tickTime的数量),用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限。
投票选举新leader的初始化时间
Follower在启动过程中,会从Leader同步所有最新数据,然后确定自己能够对外服务的起始状态。
Leader允许F在initLimit时间内完成这个工作。
3)syncLimit:LF同步通信时限
集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位,假如响应超过syncLimit * tickTime,
Leader认为Follwer死掉,从服务器列表中删除Follwer。
在运行过程中,Leader负责与ZK集群中所有机器进行通信,例如通过一些心跳检测机制,来检测机器的存活状态。
如果L发出心跳包在syncLimit之后,还没有从F那收到响应,那么就认为这个F已经不在线了。
4)dataDir:数据文件目录+数据持久化路径
保存内存数据库快照信息的位置,如果没有其他说明,更新的事务日志也保存到数据库。
5)clientPort:客户端连接端口
监听客户端连接的端口
2.3分布式安装部署
1.将zookeeper上传到集群1中
2.前三步同本地安装(创建数据文件夹data/zkData,重命名zoo_sample.cfg,修改zoo.cfg里的dataDir路径)
3.配置zoo.cfg文件(vim zoo.cfg),添加集群信息
(配置参数解读
Server.A=B:C:D。
A是一个数字,表示这个是第几号服务器;
B是这个服务器的ip地址;
C是这个服务器与集群中的Leader服务器交换信息的端口;
D是万一集群中的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。
)
4.在dataDir目录下创建myid(cd .. --> cd data/zkData --> touch myid)
5.配置myid为本服务器的值 就是上面A的值(vim myid)(我的第一台为server.1=jokerq:2888:3888所以直接写入1保存即可)
注:集群模式下配置一个文件myid,这个文件在dataDir目录下,这个文件里面有一个数据就是A的值,Zookeeper启动时读取此文件,拿到里面的数据与zoo.cfg里面的配置信息比较从而判断到底是哪个server
6.将配置好的zookeeper文件夹分发到各集群上
6.1 cd到zookeeper上层目录(cd ~/apps/)
6.2分发( scp -r zookeeper-3.4.10 jokerq2:/home/hadoop/apps
scp -r zookeeper-3.4.10 jokerq3:/home/hadoop/apps
scp -r zookeeper-3.4.10 jokerq4:/home/hadoop/apps)
7、修改其他机器的myid(jokerq2 -->2 等等)
8.分别启动zookeeper
[hadoop@jokerq1 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh start [hadoop@jokerq2 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh start [hadoop@jokerq3 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh start [hadoop@jokerq4 zookeeper-3.4.10]# bin/zkServer.sh start
9.查看状态( bin/zkServer.sh status)
三、Zookeeper理论篇
3.1 数据结构
ZooKeeper数据模型的结构与Unix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。
很显然zookeeper集群自身维护了一套数据结构。这个存储结构是一个树形结构,其上的每一个节点,我们称之为"znode",每一个znode默认能够存储1MB的数据,每个ZNode都可以通过其路径唯一标识
数据结构图
3.2 节点类型
1)Znode有两种类型:
短暂(ephemeral):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点自己删除
持久(persistent):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点不删除
2)Znode有四种形式的目录节点(默认是persistent )
(1)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
(2)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,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号
(3)临时目录节点(EPHEMERAL)
客户端与zookeeper断开连接后,该节点被删除
(4)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,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号
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
3.3 特点
1)Zookeeper:一个领导者(leader),多个跟随者(follower)组成的集群。
2)Leader负责进行投票的发起和决议,更新系统状态
3)Follower用于接收客户请求并向客户端返回结果,在选举Leader过程中参与投票
4)集群中只要有半数以上节点存活,Zookeeper集群就能正常服务。
5)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。
6)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。
7)数据更新原子性,一次数据更新要么成功,要么失败。
8)实时性,在一定时间范围内,client能读到最新数据。
3.4 选举机制
1)半数机制:集群中半数以上机器存活,集群可用。所以zookeeper适合装在奇数台机器上。
2)Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定master和slave。但是,zookeeper工作时,是有一个节点为leader,其他则为follower,Leader是通过内部的选举机制临时产生的
3)以一个简单的例子来说明整个选举的过程。
假设有五台服务器组成的zookeeper集群,它们的id从1-5,同时它们都是最新启动的,也就是没有历史数据,在存放数据量这一点上,都是一样的。假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么。
(1)服务器1启动,此时只有它一台服务器启动了,它发出去的报没有任何响应,所以它的选举状态一直是LOOKING状态。
(2)服务器2启动,它与最开始启动的服务器1进行通信,互相交换自己的选举结果,由于两者都没有历史数据,所以id值较大的服务器2胜出,但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3),所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。
(3)服务器3启动,根据前面的理论分析,服务器3成为服务器1、2、3中的老大,而与上面不同的是,此时有三台服务器选举了它,所以它成为了这次选举的leader。
(4)服务器4启动,根据前面的分析,理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的,但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3,所以它只能接收当小弟的命了。
(5)服务器5启动,同4一样当小弟。
3.5 stat结构体
1)czxid- 引起这个znode创建的zxid,创建节点的事务的zxid(ZooKeeper Transaction Id)
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。
2)ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)
3)mzxid - znode最后更新的zxid
4)mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)
5)pZxid-znode最后更新的子节点zxid
6)cversion - znode子节点变化号,znode子节点修改次数
7)dataversion - znode数据变化号
8)aclVersion - znode访问控制列表的变化号
9)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。
10)dataLength- znode的数据长度
11)numChildren - znode子节点数量
3.6 监听器原理
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
四、客户端命令行操作
命令基本语法 |
功能描述 |
help |
显示所有操作命令 |
ls path [watch] |
使用 ls 命令来查看当前znode中所包含的内容 |
ls2 path [watch] |
查看当前节点数据并能看到更新次数等数据 |
create |
普通创建 -s 含有序列 -e 临时(重启或者超时消失) |
get path [watch] |
获得节点的值 |
set |
设置节点的具体值 |
stat |
查看节点状态 |
delete |
删除节点 |
rmr |
递归删除节点 |
1)启动客户端
[atguigu@hadoop103 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
2)显示所有操作命令
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] help
3)查看当前znode中所包含的内容
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[zookeeper]
4)查看当前节点数据并能看到更新次数等数据
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls2 /
[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
5)创建普通节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /app1 "hello app1"
Created /app1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /app1/server101 "192.168.1.101"
Created /app1/server101
6)获得节点的值
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] get /app1
hello app1
cZxid = 0x20000000a
ctime = Mon Jul 17 16:08:35 CST 2017
mZxid = 0x20000000a
mtime = Mon Jul 17 16:08:35 CST 2017
pZxid = 0x20000000b
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 10
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] get /app1/server101
192.168.1.101
cZxid = 0x20000000b
ctime = Mon Jul 17 16:11:04 CST 2017
mZxid = 0x20000000b
mtime = Mon Jul 17 16:11:04 CST 2017
pZxid = 0x20000000b
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 13
numChildren = 0
7)创建短暂节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] create -e /app-emphemeral 8888
(1)在当前客户端是能查看到的
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 10] ls /
[app1, app-emphemeral, zookeeper]
(2)退出当前客户端然后再重启启动客户端
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] quit
[atguigu@hadoop104 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
(3)再次查看根目录下短暂节点已经删除
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[app1, zookeeper]
8)创建带序号的节点
(1)先创建一个普通的根节点app2
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 11] create /app2 "app2"
(2)创建带序号的节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 13] create -s /app2/aa 888
Created /app2/aa0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 14] create -s /app2/bb 888
Created /app2/bb0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] create -s /app2/cc 888
Created /app2/cc0000000002
如果原节点下有1个节点,则再排序时从1开始,以此类推。
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 16] create -s /app1/aa 888
Created /app1/aa0000000001
9)修改节点数据值
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] set /app1 999
10)节点的值变化监听
(1)在104主机上注册监听/app1节点数据变化
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 26] get /app1 watch
(2)在103主机上修改/app1节点的数据
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] set /app1 777
(3)观察104主机收到数据变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/app1
11)节点的子节点变化监听(路径变化)
(1)在104主机上注册监听/app1节点的子节点变化
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /app1 watch
[aa0000000001, server101]
(2)在103主机/app1节点上创建子节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] create /app1/bb 666
Created /app1/bb
(3)观察104主机收到子节点变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/app1
12)删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] delete /app1/bb
13)递归删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] rmr /app2
14)查看节点状态
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] stat /app1
cZxid = 0x20000000a
ctime = Mon Jul 17 16:08:35 CST 2017
mZxid = 0x200000018
mtime = Mon Jul 17 16:54:38 CST 2017
pZxid = 0x20000001c
cversion = 4
dataVersion = 2
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 3
numChildren = 2
四、zookeeper的eclipse操作
API应用
4..1 eclipse环境搭建
1)创建一个工程
2)解压zookeeper-3.4.10.tar.gz文件
3)拷贝zookeeper-3.4.10.jar、jline-0.9.94.jar、log4j-1.2.16.jar、netty-3.10.5.Final.jar、slf4j-api-1.6.1.jar、slf4j-log4j12-1.6.1.jar到工程的lib目录。并build一下,导入工程。
4)拷贝log4j.properties文件到项目根目录
4..2 创建ZooKeeper客户端
package com.home.zk; import java.io.IOException; import org.apache.zookeeper.WatchedEvent; import org.apache.zookeeper.Watcher; import org.apache.zookeeper.ZooKeeper; import org.junit.Test; public class ZkClient { //连接zk的地址及端口号配置 private String connectString = "jokerq1:2181,jokerq2:2181,jokerq3:2181,jokerq4:2181"; //回话超时时间单位毫秒 private int sessionTimeout = 2000; private ZooKeeper zkClient = null; //1.创建客户端 @Test public void initZk() throws Exception { zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { //监听发生后触发的事件 System.out.println(event.getType()+"--"+event.getPath()); } }); } }
4..3 创建子节点
public class ZkClient { //连接zk的地址及端口号配置 private String connectString = "jokerq1:2181,jokerq2:2181,jokerq3:2181,jokerq4:2181"; //回话超时时间单位毫秒 private int sessionTimeout = 2000; private ZooKeeper zkClient = null; //1.创建客户端 @Before public void initZk() throws Exception { zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { //监听发生后触发的事件 System.out.println(event.getType()+"--"+event.getPath()); } }); } //创建子节点(将创建客户端的方法设置为@Before) @Test public void createNode() throws Exception{ //参数1:创建节点的路径 ; 参数2:创建节点存放的数据; 参数3:创建节点后节点具有的权限; 参数4:节点类型 String create = zkClient.create("/hehe", "a.txt".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT); System.out.println(create); } }
4..4 获取子节点
//获取节点数据 @Test public void getChild() throws Exception{ //参数1:获取哪一个路径下的所有节点 ; 参数2:获取节点后要不要监听 List<String> children = zkClient.getChildren("/", false); for (String child : children) { System.out.println(child); } }
4..5 判断znode是否存在
// 判断znode是否存在 @Test public void isExist() throws Exception{ //参数1:路径下的是否有这个节点 ; 参数2:要不要监听 Stat exists = zkClient.exists("/hehe", true); System.out.println(exists ==null?"不存在":"存在"); }