zookeeper的安装与使用

简介
zookeeper 服务端
zookeeper 客户端

简介

Zookeeper是因为大数据而火，大数据的组件多依赖于Zookeeper。
ZooKeeper由雅虎研究院开发，后来捐赠给了Apache。
ZooKeeper是一个开源的分布式应用程序协调服务器，其为分布式系统提供一致性服务。
其一致性是通过基于Paxos算法的ZAB协议完成的。
其主要功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、集群管理等。
zookeeper的官网： http://zookeeper.apache.org

zookeeper本质是通过集群方式维护一棵树，树的节点叫做znode，路径叫做namespace，可以通过
namespace找到对应znode，有点像jackson对json树节点的查找方式，如JsonNode.at("/root/parentNode/childNode")。
znode 主要由4部分组成，分别是namespace，type，stat，data。
namespace是znode的路径（可看作json的key）。type是znode的类型，类型有两种，
分别是持久节点和临时节点，临时节点会随着创建它的客户端的会话的关闭而消失。stat是znode
的状态信息，包括版本号，子节点个数，存储的数据大小等信息。data是znode存储空间（可以看做json的value）。

zookeeper 服务端

集群安装

假设有三台linux系统机器，可用虚拟机替代，ip分别是192.168.1.1 ~ 192.168.1.3
可用通过xshell工具发送键到所有会话来同时控制三台机器
下载zookeeper安装包，下载地址https://zookeeper.apache.org/releases.html
或者通过linux命令下载 wget http://mirror.bit.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.4.5/zookeeper-3.4.5.tar.gz （注意版本）
将zookeeper安装包分别放在三台机器的 /home/soft 目录下
命令tar -zxvf zookeeper-3.4.5.tar.gz解压并通过命令mv zookeeper-3.4.5 zookeeper修改目录名称
命令cd /home/soft/zookeeper/conf 进入zookeeper配置文件目录
命令mv zoo_sample.cfg zoo.cfg 修改配置文件名称
命令vim zoo.cfg 编辑配置文件

编辑配置文件

tickTime=2000
dataDir=/home/softs/zookeeper/data
dataLogDir=/home/softs/zookeeper/logs
clientPort=2181
initLimit=5
syncLimit=2
server.1=node1:2888:3888
server.2=node2:2888:3888
server.3=node3:2888:3888
autopurge.purgeInterval=48
autopurge.snapRetainCount=20

tickTime：Client-Server通信心跳时间

Zookeeper 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。tickTime以毫秒为单位。

initLimit：Leader-Follower初始通信时限

集群中的follower服务器(F)与leader服务器(L)之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）。

syncLimit：Leader-Follower同步通信时限

集群中的follower服务器与leader服务器之间请求和应答之间能容忍的最多心跳数（tickTime的数量）。

Zookeeper保存数据的目录，没有则需要自己创建

Zookeeper保存日志的目录，没有则需要自己创建

clientPort：客户端连接端口

客户端连接 Zookeeper 服务器的端口，Zookeeper 会监听这个端口，接受客户端的访问请求。

服务器名称与地址：集群信息（服务器编号，服务器地址，LF通信端口，选举端口）

这个配置项的书写格式比较特殊，规则如下：server.N=YYY:A:B
N是zookeeper服务实例的myid。注意各自ip要与myid对应
YYY是对应ip或者计算机名，若是计算机名，需要在/etc/hosts文件中添加映射
A是LF通信端口
B是选举端口

编辑myid

每个zookeeper实例都有自己的id，叫做myid
在配置文件中的dataDir字段对应的目录下创建myid文件并写入id，命令echo N > myid，其中N是实例的id，一般用自然数表示

集群启动

进入zookeeper的bin目录，命令cd /home/soft/zookeeper/bin
启动服务脚本，命令./zkServer.sh start
启动需要时间，过个三秒钟查看服务状态，命令./zkServer.sh status
该命令能够返回服务状态，若返回follower说明是从服务，若返回leader说明是主服务，一个集群只能有一个leader，是通过选举算法选举出来的

zookeeper 客户端

命令行方式

在zookeeper的bin目录里提供了客户端脚本，命令./zkCli.sh启动客户端
可以使用以下命令测试下

## 查看根目录包含节点
ls /
## 创建节点持久节点，hello是存储的数据
create /node1 hello
## 创建临时节点，quit命令退出客户端后节点消失
create -e /node2 hello
## 获取节点存储的数据
get /node1
## 查看节点的状态信息
stat /node1
## 删除节点
delete /node1
## 创建节点的子节点
create /node1/son1 hi

代码方式

实际开发中程序员使用zookeeper是在代码中，Apache组织提供了一个客户端的jar包，
但由于原生jar包的操作比较繁琐且不完善，Netflix公司在此基础上又封装了一个
jar包，叫Curator，后捐献给Apache组织。现阶段使用Curator的比较多。

maven下载

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>>2.4.1</version>
</dependency>

注意curator版本，不同curator版本使用的原生客户端jar包版本不一样，
curator 2.4.1使用的是 zookeeper-client 3.4.5，
且客户端版本要与服务端版本保持一致

使用

这里是在springboot项目中使用，spring项目也适用

注册bean

@Configuration
public class ZkConfig {
    @Bean
    public CuratorFramework curatorFramework() {
        //以下配置参数可以在配置文件中读取
        //zookeeper集群地址，多个ip用逗号分隔
        String url = "192.168.1.1:2181,192.168.1.2:2181,192.168.1.3:2181";
        //连接服务器超时时间
        int connectionTimeout = 10000;
        //客户端session超时时间
        int sessionTimeout = 10000;
        int sleepTimeout = 3000;
        //最多重试次数
        int maxRetries = 3;
        int waitTime = 20;
        //namespace的根节点，代码中所有创建的节点都在此节点下
        String namespace = "myNode";
        RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(sleepTimeout, maxRetries);
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString(url)
                .connectionTimeoutMs(connectionTimeout)
                .sessionTimeoutMs(sessionTimeout)
                .namespace(namespace)
                .retryPolicy(retryPolicy)
                .build();
        client.start();
        return client;
    }
}

代码使用

@Component
@Slf4j
public class ZkClient {
    @Autowired
    private CuratorFramework client;

    /**
     * 创建一个持久化节点
     * @param path
     * @param data
     * @return
     */
    public String createNode(String path, String data) {
        if (data == null) {
            createNode(path);
        }
        String nodePath = null;
        try {
            nodePath = client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath(path, data.getBytes());
        } catch (Exception e) {
            log.error("create node error {}", path);
        }
        return nodePath;
    }

    /**
     * 创建一个不带数据的持久化节点
     * @param path
     * @return
     */
    public String createNode(String path) {
        String nodePath = null;
        try {
            nodePath = client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath(path);
        } catch (Exception e) {
            log.error("{},{}", path, e.getMessage());
        }
        return nodePath;
    }

    /**
     * 创建一个临时节点
     * @param path
     * @param data
     * @return
     */
    public String createTempNode(String path, String data) {
        if (data == null) {
            return createTempNode(path);
        }
        String nodePath = null;
        try {
            nodePath = client.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path, data.getBytes());
        } catch (Exception e) {
            log.error("create temp node error {},{}", path, e.getMessage());
        }
        return nodePath;
    }

    /**
     * 创建一个不带数据的临时节点
     * @param path
     * @return
     */
    public String createTempNode(String path) {
        String nodePath = null;
        try {
            nodePath = client.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path);
        } catch (Exception e) {
            log.error("create temp node error {}", path);
        }
        return nodePath;
    }

    /**
     * 修改节点数据
     * @param path
     * @param data
     * @return
     */
    public Stat setData(String path, String data) {
        Stat stat = null;
        try {
            stat = client.setData().forPath(path, data.getBytes());
        } catch (Exception e) {
            log.error("set data error {}", path);
        }
        return stat;
    }

    /**
     * 删除节点
     * @param path
     */
    public void deleteNode(String path) {
        try {
            client.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath(path);
        } catch (Exception e) {
            log.error("delete node error {}", path);
        }
    }

    /**
     * 获取节点数据
     * @param path
     * @return
     */
    public String getData(String path) {
        String data = null;
        try {
            data = new String(client.getData().forPath(path));
        } catch (Exception e) {
            log.error("get node error {},{}", path, e.getMessage());
        }
        return data;
    }
}

代码中的creatingParentsIfNeeded是创建节点时无父节点一并创建父节点，
由于zookeeper的临时节点是无法创建子节点的，即临时节点只能是叶子节点，
所以通过creatingParentsIfNeeded所创建临时节点的父节点都是持久节点

客户端选主

有时我们需要集群部署的多个客户端程序中选择一个作为主程序，其他作为从程序，就是所谓Master-Slave模式，利用Curator可以实现。通过Leader Latch和Leader Election这两种方式实现。

Leader Latch方式实现主从

@Component
@Slf4j
public class LeaderElection {

    @Resource
    private CuratorFramework client;

    @Getter
    private LeaderLatch leaderLatch;

    /**
     * isLeader是选举成功时的回调，noLeader是卸任时的回调
     * 如果主节点被失效, 会进行重新选主
     */
    @PostConstruct
    public void elect() {
        try {
            String id = UUID.randomUUID().toString();
            leaderLatch = new LeaderLatch(client, "/node", id);
            LeaderLatchListener leaderLatchListener = new LeaderLatchListener() {
                @Override
                public void isLeader() {
                    log.info("leader step up, {}", leaderLatch.getId());
                }
                @Override
                public void notLeader() {
                    log.info("leader step down, {}", leaderLatch.getId());
                }
            };
            leaderLatch.addListener(leaderLatchListener);
            leaderLatch.start();
        } catch (Exception e) {
            log.error("join error...");
        }
    }
}

new LeaderLatch(client, "/node", id);中 client 是前面注册的zookeeper客户端，通过注入的方式使用。
"/node" 是 LeaderLatch 在zookeeper注册临时节点的根节点，LeaderLatch是通过在zookeeper中注册临时节点来实现的。
id 是在临时节点中存储的数据。
isLeader回调是在节点成为主节点时触发。
notLeader回调是在主节点离线时触发。

Leader Election方式实现选主

@Component
@Slf4j
public class LeaderElection {

    @Resource
    private CuratorFramework client;

    @Getter
    private LeaderSelector leaderSelector;

    /*
    *   Leader Election模式
    *   实例被选主后执行takeLeadership, 执行完之后立刻释放领导权, 再次选主
    * */
    public void elect() {
        try {
            String id = UUID.randomUUID().toString();
            LeaderSelectorListener leaderSelectorListener = new LeaderSelectorListener() {
                @Override
                public void takeLeadership(CuratorFramework client) throws Exception {
                    log.info("leader step up, {}", id);
                    //业务处理
                    //执行完成后自动释放领导权
                }

                @Override
                public void stateChanged(CuratorFramework client, ConnectionState newState) {

                }
            };
            leaderSelector = new LeaderSelector(client, "/node", leaderSelectorListener);
            leaderSelector.autoRequeue();
            leaderSelector.start();
        } catch (Exception e) {
            log.error("join error...");
        }
    }
}

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