ASP.Net Core 中使用Zookeeper搭建分布式环境中的配置中心系列一：使用Zookeeper.Net组件演示基本的操作

前言：马上要过年了，祝大家新年快乐！在过年回家前分享一篇关于Zookeeper的文章，我们都知道现在微服务盛行，大数据、分布式系统中经常会使用到Zookeeper，它是微服务、分布式系统中必不可少的分布式协调框架。它的作用体现在分布式系统中解决了配置中心的问题，以及解决了在分布式环境中不同进程之间争夺资源的问题，也就是分布式锁的功能以及分布式消息队列功能等等。所以在微服务的环境中Zookeeper是现在很多公司首选的分布式协调框架，包括我之前的公司也在使用Zookeeper。说了这么多，没别的就是想说一下Zookeeper的重要性，废话不多说，进入正题。本篇博客只是演示在.Net Core 环境中如何使用Zookeeper组件进行基本的增删改查和一些注意的要点，如果对Zookeeper还不是太了解的话，建议认认真真、仔仔细细地阅读该文章：http://www.cnblogs.com/sunddenly/p/4033574.html   否则可能下面演示的你会看不懂。

 

一、Zookeeper基本概念快速介绍

概念：

Zookeeper是一个开源的分布式协调框架，它具有高性能 、高可用的特点，同时具有严格的顺序访问控制能力（主要是写操作的严格顺序性），基于对ZAB（Zookeeper原子消息广播协议）的实现，它能够很好的保证分布式环境下的数据一致性。也正是基于这样的特征，使得Zookeeper称为解决分布式数据一致性问题的利器，Zookeeper由两部分组成：Zookeeper服务端和客户端。

特点：

• 全局一致性：每个server保存一份相同的数据副本，client无论链接哪个server，展示的数据都是一致的，这是最重要的特征。
• 可靠性：如果消息其中一台服务器接受，那么将被所有的服务器接受。
• 顺序性：包括全局有序性和偏序两种：全局有序是指如果在一台服务器上消息a在消息b前发布，则在所有server上消息a都将在消息b前被发布；偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布，a必将排在b前面。
• 数据更新原子性：一次数据更新要么成功，要么失败，不存在中间状态。
• 实时性：Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失败的信息。

数据结构：

图片来源：（https://www.cnblogs.com/xums/p/7074008.html）

• Zookeeper的数据结构模型采用类似于文件系统的树结构。树上的每个节点称为ZNode，而每个节点都可能有一个或者多个子节点。ZNode的节点路径标识方式是由一系列斜杠"/"进行分割的路径表示，必须是绝对路径。既可以向ZNode节点写入、修改和读取数据，也可以创建、删除ZNode节点或ZNode节点下的子节点。
• 值的注意的是，Zookeeper的设计目标不是传统的数据库存储或大数据对象存储，而是协同数据的存储，因此在实现的时候，ZNode存储的数据大小不应该超过1MB。另外，每一个节点都有一个ACL（访问控制列表），据此控制该节点的访问权限。
• ZNode数据节点是有生命周期的，其生命周期的长短取决于数据节点的节点类型。节点类型共有四种：持久节点、持久顺序节点、临时节点、临时顺序节点

 

好了，基本的概念就聊到这里，先有一个印象，如果需要详细的学习，建议认认真真阅读这篇博客：http://www.cnblogs.com/sunddenly/p/4033574.html，下面就开始演示基本的api操作。

 

二、ASP.Net Core 中使用ZooKeeper

 首先，添加下面的依赖包：

 

新建一个.Net Core的控制台应用：

Zookeeper的服务端使用的是张辉清老师新书《中小研发团队架构实践》里面的服务，我这里不再安装Zookeeper服务端，只是介绍一下Zookeeper的目录结构

• Zookeeper目录介绍

（1）bin：主要的一些运行命令

（2）conf：存放配置文件，其中我们需要修改zk.cfg

（3）contrib：附加的一些功能

（4）dist-maven:mvn编译后的目录

（5）docs:文档

（6）lib：需要依赖的jar包

配置文件zk.cfg文件内容介绍（单机版）

（1）trickTime:用于计算的时间单元，比如session超时：N*trickTime

（2）initLimit:用于集群，允许从节点链接并同步到master节点的初始化链接时间，以trickTime的倍数来表示

（3）syncLimit:用于集群，master主节点与从节点之间发送消息，请求和应答时间长度（心跳机制）

（4）dataDir:必须配置

（5）dataLogDir：日志目录，如果不配置会和dataDir公用

（6）clientPort：链接服务器的端口，默认是2181

好了就介绍到这里，下面让我会演示关于Zookeeper  API的各种操作。

• 如何连接Zookeeper的服务端

（1）代码如下：

using org.apache.zookeeper;
using org.apache.zookeeper.data;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.Watcher.Event;

namespace ZookeeperNetCore
{
    public class ZookeeperClient
    {
        public ZooKeeper ZK { get; set; }

        // 配置项
        public string QueryPath { get; set; }= "/Configuration";
        //节点状态信息
        public Stat Stat { get; set; }

        // 配置数据
        public byte[] ConfigData { get; set; } = null;


        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher(this));

            Console.WriteLine("客户端开始连接zookeeper服务器...");
            Console.WriteLine($"连接状态：{ZK.getState()}");
            Thread.Sleep(1000);//注意：为什么要加上这行代码，如果不加会出现什么问题
            Console.WriteLine($"连接状态：{ZK.getState()}");
        }

        // 读取节点的配置数据
        public async Task<string> ReadConfigDataAsync()
        {
            if (this.ZK == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            var stat = await ZK.existsAsync(QueryPath, true);

            if (stat == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            this.Stat = stat;

            var dataResult = await ZK.getDataAsync(QueryPath, true);
            
            return Encoding.UTF8.GetString(dataResult.Data);
        }

        public class ConfigServiceWatcher : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override  async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper链接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此节点【{1}】值的通知，其值已被改为【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

    }
}

解释：

 首先，我们来看看创建Zookeeper对象时，应该注意的问题：

Zookeeper的构造函数参数解释如下：

客户端和zk服务端链接是一个异步的过程，当连接成功后后，客户端会收的一个watch通知，就是调用回调函数：ConfigServiceWatcher.process(WatchedEvent @event)注意这个类ConfigServiceWatcher必须要继承Watcher，重写 process(WatchedEvent @event)，所以就打印出了。关于Zookeeper的watcher后面会详细介绍，不明白的不要紧，后面会通过代码给大家演示。

（1）connectString：连接服务器的ip字符串，比如: "192.168.1.1:2181,192.168.1.2:2181,192.168.1.3:2181"可以是一个ip，也可以是多个ip，一个ip代表单机，多个ip代表集群，也可以在ip后加路径。

（2）sessionTimeout：超时时间，心跳收不到了，那就超时

（3）watcher：通知事件，如果有对应的事件触发，则会收到一个通知；如果不需要，那就设置为null，在上面的演示中，我们设置了一个watcher。

（4）canBeReadOnly：可读，当这个物理机节点断开后，还是可以读到数据的，只是不能写，此时数据被读取到的可能是旧数据，此处建议设置为false，不推荐使用。

（5）sessionId：会话的id

（6）sessionPasswd：会话密码 当会话丢失后，可以依据 sessionId 和 sessionPasswd 重新获取会话。

好了，基本的参数已经介绍完毕，那么，来解释一下为什么在创建Zookeeper对象时添加下面这句代码：

其实上面我已经解释了，由于客户端和zk服务端链接是一个异步的过程，需要一定的时间间隔，所以，如果不添加效果这样：

 

（2）zookeeper 恢复之前的会话连接演示

using org.apache.zookeeper;
using org.apache.zookeeper.data;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.Watcher.Event;

namespace ZookeeperNetCore
{
    public class ZookeeperClient
    {
        public ZooKeeper ZK { get; set; }

        // 配置项
        public string QueryPath { get; set; }= "/Configuration";
        //节点状态信息
        public Stat Stat { get; set; }

        // 配置数据
        public byte[] ConfigData { get; set; } = null;


        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher(this));

        }

        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout, long sessionId, byte[] sessionPasswd)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher2(this), sessionId, sessionPasswd);

        }

        // 读取节点的配置数据
        public async Task<string> ReadConfigDataAsync()
        {
            if (this.ZK == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            var stat = await ZK.existsAsync(QueryPath, true);

            if (stat == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            this.Stat = stat;

            var dataResult = await ZK.getDataAsync(QueryPath, true);
            
            return Encoding.UTF8.GetString(dataResult.Data);
        }

        public class ConfigServiceWatcher : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override  async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper链接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此节点【{1}】值的通知，其值已被改为【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

        public class ConfigServiceWatcher2 : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher2(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper链接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此节点【{1}】值的通知，其值已被改为【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }
    }
}

 

•  ZNode创建删除修改查询

代码：

using org.apache.zookeeper;
using org.apache.zookeeper.data;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.Watcher.Event;
using static org.apache.zookeeper.ZooDefs;

namespace ZookeeperNetCore
{
    public class ZookeeperClient
    {
        public ZooKeeper ZK { get; set; }

        // 配置项
        public string QueryPath { get; set; }= "/Configuration";
        //节点状态信息
        public Stat Stat { get; set; }

        // 配置数据
        public byte[] ConfigData { get; set; } = null;


        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher(this));

        }

        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout, long sessionId, byte[] sessionPasswd)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher2(this), sessionId, sessionPasswd);

        }

        // 读取节点的配置数据
        public async Task<string> ReadConfigDataAsync()
        {
            if (this.ZK == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            var stat = await ZK.existsAsync(QueryPath, true);

            if (stat == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            this.Stat = stat;

            var dataResult = await ZK.getDataAsync(QueryPath, true);
            
            return Encoding.UTF8.GetString(dataResult.Data);
        }

        

        public class ConfigServiceWatcher : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override  async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper链接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此节点【{1}】值的通知，其值已被改为【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

        public class ConfigServiceWatcher2 : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher2(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper链接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此节点【{1}】值的通知，其值已被改为【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

        // 关闭ZooKeeper连接
        // 释放资源
        public async Task Close()
        {
            if (this.ZK != null)
            {
               await ZK.closeAsync();
            }

            this.ZK = null;
        }


        
    }
}

using org.apache.zookeeper;
using System;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.ZooDefs;

namespace ZookeeperNetCore
{
    class Program
    {
        public const int timeout = 5000;
        static async Task Main(string[] args)
        {
            var conf = new ZookeeperClient("", timeout);

            try
            {
                conf.QueryPath = "/UserName";

                Console.WriteLine("客户端开始连接zookeeper服务器...");
                Console.WriteLine($"连接状态：{conf.ZK.getState()}");
                Thread.Sleep(1000);//注意：为什么要加上这行代码，如果不加会出现什么问题
                Console.WriteLine($"连接状态：{conf.ZK.getState()}");

                if (await conf.ZK.existsAsync(conf.QueryPath, false) == null)
                {
                    conf.ConfigData = Encoding.Default.GetBytes("guozheng");
                    await conf.ZK.createAsync(conf.QueryPath, conf.ConfigData, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
                }

                string configData = await conf.ReadConfigDataAsync();
                Console.WriteLine("节点【{0}】目前的值为【{1}】。", conf.QueryPath, configData);
                Console.ReadLine();


                Random random = new Random((int)DateTime.Now.Ticks & 0x0000FFFF);
                conf.ConfigData = Encoding.UTF8.GetBytes(string.Format("Mike_{0}", random.Next(100)));

                await conf.ZK.setDataAsync(conf.QueryPath, conf.ConfigData, -1);

                Console.WriteLine("节点【{0}】的值已被修改为【{1}】。", conf.QueryPath, Encoding.UTF8.GetString(conf.ConfigData));

                Console.ReadLine();

                if (await conf.ZK.existsAsync(conf.QueryPath, false) != null)
                {
                    await conf.ZK.deleteAsync(conf.QueryPath, -1);

                    Console.WriteLine("已删除此【{0}】节点。{1}", conf.QueryPath, Environment.NewLine);
                }

            }
            catch (Exception ex)
            {
                if (conf.ZK == null)
                {
                    Console.WriteLine("已关闭ZooKeeper的连接。");
                    Console.ReadLine();
                    return;
                }

                Console.WriteLine("抛出异常：{0}【{1}】。", Environment.NewLine, ex.ToString());
            }
            finally
            {
                await conf.Close();
                Console.WriteLine("已关闭ZooKeeper的连接。");
                Console.ReadLine();
            }



            ////开始会话重连
            //Console.WriteLine("开始会话重连...");

            //var conf2 = new ZookeeperClient("", timeout, sessionId, sessionPassword);

            //Console.WriteLine(conf2.ZK.getSessionId());
            //Console.WriteLine( Encoding.UTF8.GetString(conf2.ZK.getSessionPasswd()));

            //Console.WriteLine($"重新连接状态zkSession：{conf2.ZK.getState()}");
            //Thread.Sleep(1000);//注意：为什么要加上这行代码，如果不加会出现什么问题
            //Console.WriteLine($"重新连接状态zkSession：{conf2.ZK.getState()}");


            Console.ReadKey();
        }
    }
}

 

 解释：

关于异步创建节点的方法，是不支持子节点的递归创建，参数介绍：

（1）path：创建的路径

（2）data：存储的数据的byte[]

（3）acl：控制权限策略   Ids.OPEN_ACL_UNSAFE --> world:anyone:cdrwa      CREATOR_ALL_ACL --> auth:user:password:cdrwa

（4）createMode： 节点类型, 是一个枚举    PERSISTENT：持久节点   PERSISTENT_SEQUENTIAL：持久顺序节点   EPHEMERAL：临时节点   EPHEMERAL_SEQUENTIAL：临时顺序节点

 关于上面参数引出来的知识点，需要几章来讲解，本篇文章先不介绍，后面会介绍。好了，关于.Net Core中使用Zookeeper的介绍就到这里，关于上面演示的结果，我先抛出一个问题，大家可以思考一下：为什么“Zookeeper链接成功：True”会输出多次？也就是我们下节要讨论的Zookeeper的watcher机制。时间到了，收拾行李，准备一下回家啦，先写到这里，祝大家新年快乐！希望对你有帮助，过完年来见！

 

三、总结

 可能有些地方解释的不是太清楚，大家多多见谅，有些的不对的地方，希望能指正出来。

说明：演示代码里面使用的Zookeeper服务过一段时间能用，不能用的话，在评论区留言，后面用阿里云自己搭建一个。

 代码地址：

 https://github.com/guozheng007/ZookeeperNetCoreDemo

 

 

参考资料：

（1）张辉清：《中小研发团队架构实践》

（2） 风间影月：《ZooKeeper分布式专题与Dubbo微服务入门》

 （3）sunddenly：http://www.cnblogs.com/sunddenly/p/4033574.html

作者：郭峥

出处：http://www.cnblogs.com/runningsmallguo/

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