ZooKeeper

一、ZooKeeper入门

　　1.1 ZooKeeper 概述

　　Zookeeper是一个基于观察者模式分布式开源框架，提供了协调分布式应用的基本服务，它向外部应用暴露一组通用服务——分布式同步（Distributed Synchronization）、命名服务（Naming Service）、集群维护（Group Maintenance）等，简化分布式应用协调及其管理的难度，提供高性能的分布式服务。ZooKeeper本身可以以单机模式安装运行，不过它的长处在于通过分布式ZooKeeper集群（一个Leader，多个Follower），基于一定的策略来保证ZooKeeper集群的稳定性和可用性，从而实现分布式应用的可靠性。

　　1.2 集群机制

　　Zookeeper集群的角色： Leader 和 follower 

　　只要集群中有半数以上节点存活，集群就能提供服务

　　1.3 ZooKeeper 特性

　　　1.一个leader，多个follower组成的集群

　　　2、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

　　　3、分布式读写，更新请求转发，由leader实施

　　　4、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

　　　5、数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败

　　　6、实时性，在一定时间范围内，client能读到最新数据

　　1.4 数据结构

　　　1.层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范(类似文件系统） 

　　　　

 　　2.每个节点在zookeeper中叫做znode,并且其有一个唯一的路径标识 

　     3.节点Znode可以包含数据和子节点（但是EPHEMERAL类型的节点不能有子节点）

　　1.5 应用场景

　　  1.统一命名服务

　　　　分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别不同服务。类似于域名与ip之间对应关系，域名容易记住。通过名称来获取资源或服务的地址，提供者等信息按照层次结构组织服务/应用名称可将服务名称以及地址信息写到Zookeeper上，客户端通过Zookeeper获取可用服务列表类

　

　　　　

　　　　2.统一配置管理

分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题。一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Hadoop。对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上配置管理可交由Zookeeper实现。可将配置信息写入Zookeeper的一个znode上。各个节点监听这个znode。一旦znode中的数据被修改，zookeeper将通知各个节点。

　　　　3.服务器动态上下线

　　　　

　　　　4.软负载均衡

　　

　　　　5.分布式通知协调

　　　　分布式环境中，经常存在一个服务需要知道它所管理的子服务的状态。例如，NameNode须知道各DataNode的状态，JobTracker须知道各TaskTracker的状态。心跳检测机制和信息推送也是可通过Zookeeper实现。

　　　　6.分布式锁

       Zookeeper是强一致的。多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode，只有一个创建成功。Zookeeper实现锁的独占性。多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode ，创建成功的那个客户端得到锁，其他客户端等待。Zookeeper 控制锁的时序。各个客户端在某个znode下创建临时znode （类型为CreateMode. EPHEMERAL _SEQUENTIAL），这样，该znode可掌握全局访问时序。

　　　　7.分布式队列

　　两种队列。当一个队列的成员都聚齐时，这个队列才可用，否则一直等待所有成员到达，这种是同步队列。队列按照 FIFO 方式进行入队和出队操作，例如实现生产者和消费者模型。（可通过分布式锁实现）

      

二、ZooKeeper 安装配置

 　　2.1 环境结构

 　　　　必须具有jdk环境。一共三个节点(zk服务器集群规模不小于3个节点),要求服务器之间系统时间保持一致。

 　　2.2 上传zk并且解压

　　　　进行解压： tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz      重命名： mv zookeeper-3.4.6 zookeeper

　　 2.3  修改zookeeper环境变量　

vi /etc/profile
export JAVA_HOME=/opt/jdk1.8.0_71
export ZOOKEEPER_HOME=/usr/local/zookeeper
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$ZOOKEEPER_HOME/bin:$PATH

source /etc/profile

　　 2.4 修改zoo_sample.cfg 文件

cd /usr/local/zookeeper/conf
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
修改conf: vi zoo.cfg 修改两处
（1） dataDir=/usr/local/zookeeper/data（注意同时在zookeeper创建data目录）
（2）最后面添加
server.0=bhz:2888:3888
server.1=hadoop1:2888:3888
server.2=hadoop2:2888:3888

　　2.5 创建服务器标识

　　　　创建文件夹： mkdir data    创建文件myid并填写内容为0： vi

　　2.6 复制zookeeper

　　　　进行复制zookeeper目录到hadoop01和hadoop02  

　　　　还有/etc/profile文件    

　　　　把hadoop01、 hadoop02中的myid文件里的值修改为1和2   

　　　　路径(vi /usr/local/zookeeper/data/myid)

 　　2.7 启动Zookeeper

　　　　　路径： /usr/local/zookeeper/bin

　　　　　执行： zkServer.sh start（注意三台都要启动）

　　　　　状态： zkServer.sh  status（在三个节点上检验model，一个leader，2个fllower）

 　　2.8 配置参数解读

 　　　　tickTime：心跳时间，为了确保连接存在的，以毫秒为单位，最小超时时间为两个心跳时间

　　　　initLimit：多少个心跳时间内，允许其他server连接并初始化数据，如果ZooKeeper管理的数据较大，则应相应增大这个值

　　　　clientPort：服务的监听端口

　　　　dataDir：用于存放内存数据库快照的文件夹，同时用于集群的myid文件也存在这个文件夹里（注意：一个配置文件只能包含一个dataDir字样，即使它被注释掉了。）

　　　　dataLogDir：用于单独设置transaction log的目录，transaction log分离可以避免和普通log还有快照的竞争

　　　　syncLimit：多少个tickTime内，允许follower同步，如果follower落后太多，则会被丢弃。

 　　　   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第一个端口用来集群成员的信息交换,表示的是这个服务器与集群中的Leader服务器交换信息的端口
　　　　　　D是在leader挂掉时专门用来进行选举leader所用

三、内部原理：

　　3.1 选举机制（重点）

 　　　半数机制：集群中半数以上机器存活，集群可用。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。

　　　 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。

　　　

 　　3.2 节点类型

　　　　Znode有两种类型：

　　　　　　短暂（ephemeral）（create -e /app1/test1 “test1” 客户端断开连接zk删除ephemeral类型节点） 
　　　　　　持久（persistent） （create -s /app1/test2 “test2” 客户端断开连接zk不删除persistent类型节点）

　　　　Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent ）

　　　　　　PERSISTENT 
　　　　　　PERSISTENT_SEQUENTIAL（持久序列/test0000000019 ） 
　　　　　　EPHEMERAL 
　　　　　　EPHEMERAL_SEQUENTIAL

　　　　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 

　　　　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 stat 结构体

 　　　  1.czxid-创建节点的事务zxid

　　　　　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最后更新的事务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

　　

四、Zookeeper实战

　　4.1 客户端命令行操作：　

• 显示根目录下、文件： ls / 使用 ls 命令来查看当前 ZooKeeper 中所包含的内容
• 显示根目录下、文件： ls2 / 查看当前节点数据并能看到更新次数等数据
• 创建文件，并设置初始内容： create /zk "test" 创建一个新的 znode节点“ zk ”以及与它关联的字符串
• 获取文件内容： get /zk 确认 znode 是否包含我们所创建的字符串
• 修改文件内容： set /zk "zkbak" 对 zk 所关联的字符串进行设置
• 删除文件： delete /zk 将刚才创建的 znode 删除
• 退出客户端： quit
• 帮助命令： help

　　4.2 API操作

　　　　1.导入依赖

 <dependency>
      <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
      <artifactId>zookeeper</artifactId>
      <version>3.4.6</version>
    </dependency>

　　　　2.代码实现

 private static final String ZK_ADDRESS="0.0.0.0:2181";//多个节点用，隔开
    private static final Integer ZK_TIMEOUT=2000;

    private static final CountDownLatch COUNT_DOWN_LATCH=new CountDownLatch(1000000000);
    public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
        /**
         *创建zookeeper对象
         * 连接地址  超时时间  监控对象
         */

        ZooKeeper zooKeeper=new ZooKeeper(ZK_ADDRESS, ZK_TIMEOUT, new Watcher() {
            //连接方法
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                //
                COUNT_DOWN_LATCH.countDown();
                System.out.println("建立连接成功");
            }
        });

        //堵塞主线程
        COUNT_DOWN_LATCH.await();

        //创建节点
       /* zooKeeper.create("/zk01","value01".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);*/

        //修改节点
       /* zooKeeper.setData("/zk01","hehe".getBytes(),0);*/

        //获取节点
        /*byte[] data = zooKeeper.getData("/zk01", false, new Stat());
        System.out.println(new String(data,"utf-8"));*/

        //删除节点
     /*   zooKeeper.delete("/zk01",-1);*/

        //关闭连接
        zooKeeper.close();

 （未完，后面补充）