zookeeper的一篇概述

时间 2020-01-24

标签 zookeeper 一篇概述栏目 Zookeeper 繁體版

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以前在公司因为业务须要，对zookeeper进行了一些知识点的梳理进行分享，对一些刚刚接触zookeeper的小伙伴来讲，或许能够借鉴一下

java

1、zookeeper介绍

简介
Zookeeper致力于提供一个高性能、高可用，且具有严格的顺序访问控制能力的分布式协调服务。node

设计目标apache

简单的数据结构:共享的树形结构，相似文件系统，存储于内存;
能够构建集群:避免单点故障，3-5台机器就能够组成集群，超过半数，正常工做就能对外提供服务;
顺序访问:对于每一个写请求，zk会分配一个全局惟一的递增编号，利用这个特性能够实现高级协调服务;
高性能:基于内存操做，服务于非事务请求，适用于读操做为主的业务场景。3台zk集群能达到13w QPS;

应用场景服务器

数据发布订阅
负载均衡
命名服务
Master选举
集群管理
配置管理
分布式队列
分布式锁

2、zookeeper特性

会话(session):客户端与服务端的一次会话链接，本质是TCP长链接，经过会话能够进行心跳检测和数据传输;session

数据节点(znode)数据结构

持久节点(PERSISTENT)
持久顺序节点(PERSISTENT_SEQUENTIAL)
临时节点(EPHEMERAL)
临时顺序节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)

对于持久节点和临时节点，同一个znode下，节点的名称是惟一的:[center red 20px]

Watcher 事件监听器:客户端能够在节点上注册监听器，当特定的事件发生后，zk会通知到感兴趣的客户端。
EventType: NodeCreated、NodeDeleted、NodeDataChanged、NodeChildrenChange负载均衡

ACL:Zk采用ACL(access control lists)策略来控制权限
权限类型:create,read,write,delete,admin分布式

3、zookeeper经常使用命令

启动ZK服务: bin/zkServer.sh start
查看ZK服务状态:bin/zkServer.sh status
中止ZK服务: bin/zkServer.sh stop
重启ZK服务: bin/zkServer.sh restart
客户端链接：zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181
显示目录：ls /
建立：create /zk "test"
得到值：get /zk
修改值：set /zk "test"
删除：delete /zk
ACL:ide
- getAcl / setAcl
- addauth

4、zookeeper的java客户端

<dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-framework</artifactId>
            <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-recipes</artifactId>
            <version>2.12.0</version>
 </dependency>

public class App {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String connectString = "211.159.174.226:2181";

        RetryPolicy retryPolicy = getRetryPolicy();
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient(connectString, 5000, 5000, retryPolicy);
        client.start();

        //增删改查
        client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath("/test-Curator-PERSISTENT-nodata");
        client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath("/test-Curator-PERSISTENT-data", "test-Curator-PERSISTENT-data".getBytes());
        client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/test-Curator-EPHEMERAL-nodata");
        client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/test-Curator-EPHEMERAL-data", "/test-Curator-EPHEMERAL-data".getBytes());

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL).forPath("/test-Curator-PERSISTENT_SEQUENTIAL-nodata");
        }

        byte[] bytes = client.getData().forPath("/test-Curator-PERSISTENT-data");
        System.out.println("----------zk节点数据:" + new String(bytes) + "------------");

        client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath("/test-listener", "test-listener".getBytes());
        final NodeCache nodeCache = new NodeCache(client, "/test-listener");
        nodeCache.start();
        NodeCacheListener listener = new NodeCacheListener() {

            @Override
            public void nodeChanged() throws Exception {
                System.out.println("node changed : " + nodeCache.getCurrentData());
            }
        };
        nodeCache.getListenable().addListener(listener);

        client.setData().forPath("/test-listener", "/test-listener-change".getBytes());

    }
    /**
     * RetryOneTime: 只重连一次.
     * RetryNTime: 指定重连的次数N.
     * RetryUtilElapsed: 指定最大重连超时时间和重连时间间隔,间歇性重连直到超时或者连接成功.
     * ExponentialBackoffRetry: 基于"backoff"方式重连,和RetryUtilElapsed的区别是重连的时间间隔是动态的
     * BoundedExponentialBackoffRetry: 同ExponentialBackoffRetry,增长了最大重试次数的控制.
     */
    public static RetryPolicy getRetryPolicy() {
        return new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);
    }
}

5、分布式锁

public class ZookeeperLock {

    private final String lockPath = "/distributed-lock";
    private String connectString;
    private RetryPolicy retry;
    private CuratorFramework client;
    private InterProcessLock interProcessMutex;


    public void init() throws Exception {
        connectString = "211.159.174.226:2181";
        retry = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);
        client = CuratorFrameworkFactory.newClient(connectString, 60000, 15000, retry);
        client.start();

        //共享可重入锁
        interProcessMutex = new InterProcessMutex(client,lockPath);
    }

    public void lock(){
        try {
            interProcessMutex.acquire();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("锁失败了,真惨");
        }
    }

    public void unlock(){
        try {
            interProcessMutex.release();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("释放失败了，更惨");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        final ZookeeperLock zookeeperLock = new ZookeeperLock();
        zookeeperLock.init();

        Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0;i<50;i++) {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    zookeeperLock.lock();
                    Long time = System.nanoTime();
                    System.out.println(time);
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(time);
                    zookeeperLock.unlock();
                }
            });
        }

        while (true){

        }
    }
}

6、zab协议

ZAB协议所定义的三种节点状态性能
- Looking ：选举状态。
- Following ：Follower节点（从节点）所处的状态。
- Leading ：Leader节点（主节点）所处状态。
Zxid(64位的数据结构)
前32位：Leader 周期编号 myid
低32位：事务的自增序列（单调递增的序列）只要客户端有请求，就+1
当产生新Leader的时候，就从这个Leader服务器上取出本地log中最大事务zxid，从里面读出epoch+1，做为一个新epoch，并将低32位置0（保证id绝对自增）。
崩溃恢复
- 每一个server都有一张选票<myid，zxid>，选票投本身。
- 搜集各个服务器的投票。
- 比较投票，比较逻辑：优先比较zxid，而后才比较myid。
- 改变服务器状态（崩溃恢复=》数据同步，或者崩溃恢复=》消息广播）

消息广播(相似2P提交)：
- Leader接受请求后，讲这个请求赋予全局的惟一64位自增Id（zxid）。
- 将zxid做为议案发给全部follower。
- 全部的follower接受到议案后，想将议案写入硬盘后，立刻回复Leader一个ACK（OK）。
- 当Leader接受到合法数量Acks，Leader给全部follower发送commit命令。
- follower执行commit命令。
- PS::到了这个阶段，ZK集群才正式对外提供服务，而且Leader能够进行消息广播，若是有新节点加入，还须要进行同步。

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