java Zookeeper简述

Zookeeper 是一个分布式协调服务，可用于服务发现，分布式锁，分布式领导选举，配置管理等。Zookeeper 提供了一个类似于 Linux 文件系统的树形结构（可认为是轻量级的内存文件系统，但只适合存少量信息，完全不适合存储大量文件或者大文件），同时提供了对于每个节点的监控通知机制。

Zookeeper 角色

Zookeeper 集群是一个基于主从复制的高可用集群，每个服务器承担如下三种角色中的一种

Leader

1.一个 Zookeeper 集群同一时间只会有一个实际工作的 Leader，它会发起并维护与各 Follwer及 Observer 间的心跳。

2.所有的写操作必须要通过 Leader 完成再由 Leader 将写操作广播给其它服务器。只要有超过半数节点（不包括 observeer 节点）写入成功，该写请求就会被提交（类 2PC 协议）。

Follower

1.一个 Zookeeper 集群可能同时存在多个 Follower，它会响应 Leader 的心跳，

2.Follower 可直接处理并返回客户端的读请求，同时会将写请求转发给 Leader 处理，

3.并且负责在 Leader 处理写请求时对请求进行投票。

Observer

角色与 Follower 类似，但是无投票权。Zookeeper 需保证高可用和强一致性，为了支持更多的客户端，需要增加更多 Server；Server 增多，投票阶段延迟增大，影响性能；引入 Observer，Observer 不参与投票； Observers 接受客户端的连接，并将写请求转发给 leader 节点； 加入更多 Observer 节点，提高伸缩性，同时不影响吞吐率。

Zookeeper 工作原理（原子广播）

1.Zookeeper 的核心是原子广播，这个机制保证了各个 server 之间的同步。实现这个机制的协议叫做 Zab 协议。Zab 协议有两种模式，它们分别是恢复模式和广播模式。

2.当服务启动或者在领导者崩溃后，Zab 就进入了恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数 server 的完成了和 leader 的状态同步以后，恢复模式就结束了。

3.状态同步保证了 leader 和 server 具有相同的系统状态

4.一旦 leader 已经和多数的 follower 进行了状态同步后，他就可以开始广播消息了，即进入广播状态。这时候当一个 server 加入 zookeeper 服务中，它会在恢复模式下启动，发现 leader，并和 leader 进行状态同步。待到同步结束，它也参与消息广播。Zookeeper服务一直维持在 Broadcast 状态，直到 leader 崩溃了或者 leader 失去了大部分的followers 支持。

5.广播模式需要保证 proposal 被按顺序处理，因此 zk 采用了递增的事务 id 号(zxid)来保证。所有的提议(proposal)都在被提出的时候加上了 zxid。

6.实现中 zxid 是一个 64 为的数字，它高 32 位是 epoch 用来标识 leader 关系是否改变，每次一个 leader 被选出来，它都会有一个新的 epoch。低 32 位是个递增计数。

7.当 leader 崩溃或者 leader 失去大多数的 follower，这时候 zk 进入恢复模式，恢复模式需要重新选举出一个新的 leader，让所有的 server 都恢复到一个正确的状态。

 Znode 四种形式的目录节点

• PERSISTENT：持久的节点。
• EPHEMERAL：暂时的节点。
• PERSISTENT_SEQUENTIAL：持久化顺序编号目录节点。
• EPHEMERAL_SEQUENTIAL：暂时化顺序编号目录节点。

ZooKeeper 安装和使用

• 使用 Docker 下载 ZooKeeper

docker pull zookeeper:3.5.8

• 运行 ZooKeeper

docker run -d --name zookeeper -p 2181:2181 zookeeper:3.5.8

• 连接 ZooKeeper 服务
  

先使用 docker ps 查看 ZooKeeper 的 ContainerID，然后使用 docker exec -it ContainerID /bin/bash 命令进入容器中。
进入 bin 目录,然后通过 ./zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181命令连接ZooKeeper 服务

root@eaf70fc620cb:/apache-zookeeper-3.5.8-bin# cd bin

成功连接 ZooKeeper 服务后页面

常用命令

可通过 help 命令查看 ZooKeeper 常用命令

• 创建节点(create 命令)

通过 create 命令在根目录创建了 node1 节点，与它关联的字符串是"node1"

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 34] create /node1 “node1”

通过 create 命令在根目录创建了 node1 节点，与它关联的内容是数字 123

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 1] create /node1/node1.1 123
Created /node1/node1.1

更新节点数据内容(set 命令)

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 11] set /node1 "set node1"

• 获取节点的数据(get 命令)

get 命令可以获取指定节点的数据内容和节点的状态,可以看出我们通过 set 命令已经将节点数据内容改为 “set node1”。

set node1
cZxid = 0x47
ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
mZxid = 0x4b
mtime = Sun Jan 20 10:41:10 CST 2019
pZxid = 0x4a
cversion = 1
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 9
numChildren = 1

• 查看某个目录下的子节点(ls 命令)
  

通过 ls 命令查看根目录下的节点

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 37] ls /
[dubbo, ZooKeeper, node1]

通过 ls 命令查看 node1 目录下的节点

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 5] ls /node1
[node1.1]

ZooKeeper 中的 ls 命令和 linux 命令中的 ls 类似， 这个命令将列出绝对路径 path 下的所有子节点信息（列出 1 级，并不递归）

• 查看节点状态(stat 命令)
  

通过 stat 命令查看节点状态

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 10] stat /node1
cZxid = 0x47
ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
mZxid = 0x47
mtime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
pZxid = 0x4a
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 11
numChildren = 1

• 查看节点信息和状态(ls2 命令)
  

ls2 命令更像是 ls 命令和 stat 命令的结合。 ls2 命令返回的信息包括 2 部分：

1.子节点列表

2.当前节点的 stat 信息。

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 7] ls2 /node1
[node1.1]
cZxid = 0x47
ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
mZxid = 0x47
mtime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
pZxid = 0x4a
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 11
numChildren = 1

• 删除节点(delete 命令)
  

这个命令很简单，但是需要注意的一点是如果你要删除某一个节点，那么这个节点必须无子节点才行。

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 3] delete /node1/node1.1

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注猪先飞的更多内容！