Zookeeper分布式协调中间件快速入门

1.Zookeeper 是什么？

官⽅⽹址：https://zookeeper.apache.org/

• ZooKeeper是一个集中的服务，用于维护配置信息、命名、提供分布式同步和提供组服务。
• ZooKeeper主要用来解决 分布式应用 中经常遇到的一些 数据管理 功能。

2.ZooKeeper 核心概念

2.1 文件系统的数据模型

ZooKeeper 维护一个 类似文件系统的，树型的 数据模型。

每个⼦⽬录项都被称作为 node(⽬录节点)，和⽂件系统类似，我们能够⾃由的增加、删除 node，在⼀个node下增加、删除⼦node。

⑴ 创建节点：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /app1
Created /app1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create /app2
Created /app2
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /app1/node1
Created /app1/node1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /app1/node2
Created /app1/node2
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /app1/node3
Created /app1/node3

⑵ 递归的查看所有节点：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] ls -R /
/
/app1
/app2
/zookeeper
/app1/node1
/app1/node2
/app1/node3
/zookeeper/config
/zookeeper/quota

2.2 目录节点类型

目前有 6 种类型的 node：（3.5.x版本以前只有前⾯四种）：

⑴ 持久化 目录节点（Persistent Node）

• 特点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在；只要不⼿动删除该节点，他将永远存在。

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] create /persistent
Created /persistent

⑵ 持久化 顺序编号 目录节点 （Persistent Sequential Node）

• 具有 持久化 目录节点 的特点；
• Zookeeper 给该节点名称进⾏顺序编号

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] create -s /persistent/seq
Created /persistent/seq0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] create -s /persistent/seq
Created /persistent/seq0000000002
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] create -s /persistent/seq
Created /persistent/seq0000000003

注意，这个 0000000001 是十进制的。

⑶ 临时 目录节点 （Ephemeral Node）

• 特点：客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除；

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 10] create -e /ephemeral
Created /ephemeral

注意：临时 目录节点 不能创建 子结点:

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 11] create /ephemeral/child
Ephemerals cannot have children: /ephemeral/child
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] create -e /ephemeral/child
Ephemerals cannot have children: /ephemeral/child
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 13] create -s /ephemeral/child
Ephemerals cannot have children: /ephemeral/child
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 14] create -e -s /ephemeral/child
Ephemerals cannot have children: /ephemeral/child

在 临时 目录节点上创建各种类型的子结点都失败了！

退出客户端，再重启客户端，并查看目录节点：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] quit
root@bbeb695a7013:/apache-zookeeper-3.5.9-bin/bin# zkCli.sh
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /

我们发现，/ephemeral 目录节点消失了，这正符合 临时 目录节点 的特点。

⑷ 临时 顺序编号 目录节点 （Ephemeral Sequential Node）

• 具有 临时 目录节点 的特点；
• 是Zookeeper给该节点名称进⾏顺序编号

① 在 容器节点 下创建 临时顺序编号目录节点 ：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create -c /container
Created /container
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create -e -s /container/
Created /container/0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create -e -s /container/
Created /container/0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] quit

这还挺方便的，退出的时候，所有临时结点连同容器结点一同消失了。

② 在 持久化顺序节点 下创建 临时顺序编号目录节点 ：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create -s /a
Created /a0000000010
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create -s -e /a0000000010/
Created /a0000000010/0000000000

多级编号目录节点，可能会有用吧。

⑸ 容器 节点 （Container Node，3.5.3 版本新增）

• 如果Container节点下⾯没有⼦节点，则Container节点在未来会被Zookeeper⾃动清除,定时任务默认60s 检查⼀次

create -c /container

注意：
容器节点主要⽤来容纳字节点，

• 如果没有给其创建⼦节点，容器节点表现和持久化节点⼀样；
• 如果给容器节点创建了⼦节点，后续⼜把⼦节点清空，容器节点也会被zookeeper删除。

⑹ 定时过期 节点 （TTL Node，3.5.3 版本新增）

• 默认禁⽤，只能通过系统配置 zookeeper.extendedTypesEnabled=true 开启，不稳定

2.3 创建结点时的易错点

⑴ 无法一次创建多级目录节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /a/b/c
Node does not exist: /a/b/c

即创建子结点时，父结点必须已经创建好。

⑵ 除了创建顺序节点，否则不可以以/作为路径的结尾：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] create /a/
Path must not end with / character

⑶ 临时目录节点 不能创建子结点：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /ephemeral/child
Ephemerals cannot have children: /ephemeral/child

⑷ 目录节点的路径必须以 / 开头：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create -c container
Path must start with / character

3. 实战

3.1 乐观锁

根据状态数据中的版本号 dataVersion 有并发修改数据实现乐观锁的功能。

首先，创建一个 /test-node 目录节点：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /test-node a
Created /test-node

然后，用 get -s /test-node 或者 stat /test-node 可以查看状态信息：

dataVersion 初始值为 0。接着，每次修改 节点数据时，zookeeper 都会递增 dataVersion。

如果在修改节点数据时指定版本号。那么并发执行时，只有一个请求能修改成功，其他请求都会提示 version No is not valid : /test-node：

4.事件监听机制

可以带监听参数 -w 的命令有 config [-w], get [-w] path, ls [-w] path, stat [-w] path

• 针对节点的监听：⼀旦事件触发，对应的注册⽴刻被移除，所以事件监听是⼀次性的。

4.1 监听子目录的变化

首先，监听子目录的变化，用的是命令 ls [-w] path:

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /test
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls -w /test
[]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /test/sub1

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/test
Created /test/sub1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /test/sub2
Created /test/sub2

• ⼀旦事件触发，对应的注册⽴刻被移除，所以事件监听是⼀次性的。所以创建路径为 /test/sub1 的结点时，事件监听被触发，但是创建路径为 /test/sub2 的结点时，就不会再次触发事件监听了；

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] ls -w /test
[sub1, sub2]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] delete /test/sub1

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/test

• 再次注册事件监听，当删除路径为 /test/sub1 的结点时，事件监听又被触发了；

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /test/abc
Created /test/abc
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls -w /test
[abc, sub2]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /test/abc/123
Created /test/abc/123

• ls -w /test 只能监听 /test 的自身及直接子目录的变化。但是，不能监听子目录的子目录的变化。所以创建目录为 /test/abc/123 的结点不会触发对 /test 子目录的监听事件。

如果，我们要递归地监听所有的子目录的变化，需要使用 ls -w -R /test 命令:

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 24] create /test
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 25] create /test/abc
Created /test/abc
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 26] ls -w -R /test
/test
/test/abc
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 27] create /test/abc/123

WATCHER::Created /test/abc/123

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/test/abc

4.2 监听数据的变化

使用 create path [data] 可以在创建节点时，为节点赋予初始数据。再通过 set path data 来修改路径为 path 的节点的数据。

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 28] create /data a
Created /data
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 29] get -w /data
a
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 30] set /data b

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/data

我们通过 get -w /data 监听路径为 /data 的节点的数据变化。

另外，从我目前测试结果来看， stat -w path 也是用来监听数据变化的，不能监听子目录的变化，不能监听ACL权限的变化。