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什么是 ZooKeeper
ZooKeeper 是 Apache 的一个顶级项目,为分布式应用提供高效、高可用的分布式协调服务,提供了诸如数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知和分布式锁等分布式基础服务。由于 ZooKeeper 便捷的使用方式、卓越的性能和良好的稳定性,被广泛地应用于诸如 Hadoop、HBase、Kafka 和 Dubbo 等大型分布式系统中。
Zookeeper 有三种运行模式:单机模式、伪集群模式和集群模式。
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单机模式:这种模式一般适用于开发测试环境,一方面我们没有那么多机器资源,另外就是平时的开发调试并不需要极好的稳定性。
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集群模式:一个 ZooKeeper 集群通常由一组机器组成,一般 3 台以上就可以组成一个可用的 ZooKeeper 集群了。组成 ZooKeeper 集群的每台机器都会在内存中维护当前的服务器状态,并且每台机器之间都会互相保持通信。
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伪集群模式:这是一种特殊的集群模式,即集群的所有服务器都部署在一台机器上。当你手头上有一台比较好的机器,如果作为单机模式进行部署,就会浪费资源,这种情况下,ZooKeeper 允许你在一台机器上通过启动不同的端口来启动多个 ZooKeeper 服务实例,以此来以集群的特性来对外服务。
ZooKeeper 的相关知识
Zookeeper 中的角色:
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领导者(leader):负责进行投票的发起和决议,更新系统状态。
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跟随者(follower):用于接收客户端请求并给客户端返回结果,在选主过程中进行投票。
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观察者(observer):可以接受客户端连接,将写请求转发给 leader,但是observer 不参加投票的过程,只是为了扩展系统,提高读取的速度。
Zookeeper 的数据模型
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层次化的目录结构,命名符合常规文件系统规范,类似于 Linux。
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每个节点在 Zookeeper 中叫做 Znode,并且其有一个唯一的路径标识。
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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。
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Znode 中的数据可以有多个版本,比如某一个路径下存有多个数据版本,那么查询这个路径下的数据就需要带上版本。
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客户端应用可以在节点上设置监视器。
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节点不支持部分读写,而是一次性完整读写。
ZooKeeper 的节点特性
ZooKeeper 节点是生命周期的,这取决于节点的类型。在 ZooKeeper 中,节点根据持续时间可以分为持久节点(PERSISTENT)、临时节点(EPHEMERAL),根据是否有序可以分为顺序节点(SEQUENTIAL)、和无序节点(默认是无序的)。
Zookeeper 的应用场景
数据发布与订阅(配置中心)
负载均衡
命名服务(Naming Service)
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服务提供者在启动的时候,向 ZooKeeper 上的指定节点 /dubbo/${serviceName}/providers 目录下写入自己的 URL 地址,这个操作就完成了服务的发布。
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服务消费者启动的时候,订阅 /dubbo/${serviceName}/providers 目录下的提供者 URL 地址, 并向 /dubbo/${serviceName} /consumers 目录下写入自己的 URL 地址。
分布式通知/协调
分布式锁
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由于同一节点下子节点名称不能相同,所以只要在某个节点下创建 Znode,创建成功即表明加锁成功。注册监听器监听此 Znode,只要删除此 Znode 就通知其他客户端来加锁。
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创建临时顺序节点:在某个节点下创建节点,来一个请求则创建一个节点,由于是顺序的,所以序号最小的获得锁,当释放锁时,通知下一序号获得锁。
分布式队列
文件的目录结构如下:
├── docker-compose.yml
version: '3.4'
services:
zoo1:
image: zookeeper
restart: always
hostname: zoo1
ports:
- 2181:2181
environment:
ZOO_MY_ID: 1
ZOO_SERVERS: server.1=0.0.0.0:2888:3888;2181 server.2=zoo2:2888:3888;2181 server.3=zoo3:2888:3888;2181
zoo2:
image: zookeeper
restart: always
hostname: zoo2
ports:
- 2182:2181
environment:
ZOO_MY_ID: 2
ZOO_SERVERS: server.1=zoo1:2888:3888;2181 server.2=0.0.0.0:2888:3888;2181 server.3=zoo3:2888:3888;2181
zoo3:
image: zookeeper
restart: always
hostname: zoo3
ports:
- 2183:2181
environment:
ZOO_MY_ID: 3
ZOO_SERVERS: server.1=zoo1:2888:3888;2181 server.2=zoo2:2888:3888;2181 server.3=0.0.0.0:2888:3888;2181
连接 ZooKeeper
将集群启动起来以后我们可以连接 ZooKeeper 对其进行节点的相关操作。
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首先需要下载 ZooKeeper。
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将其解压。
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进入其 conf/ 目录,将 zoo_sample .cfg 改成 zoo.cfg。
# The number of milliseconds of each tick
# tickTime:CS通信心跳数
# 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。
tickTime=2000
# The number of ticks that the initial
# synchronization phase can take
# initLimit:LF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)。
initLimit=5
# The number of ticks that can pass between
# sending a request and getting an acknowledgement
# syncLimit:LF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)。
syncLimit=2
# the directory where the snapshot is stored.
# do not use /tmp for storage, /tmp here is just
# example sakes.
# dataDir:数据文件目录
# Zookeeper保存数据的目录,默认情况下,Zookeeper将写数据的日志文件也保存在这个目录里。
dataDir=/data/soft/zookeeper-3.4.12/data
# dataLogDir:日志文件目录
# Zookeeper保存日志文件的目录。
dataLogDir=/data/soft/zookeeper-3.4.12/logs
# the port at which the clients will connect
# 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。
clientPort=2181
# the maximum number of client connections.
# increase this if you need to handle more clients
#maxClientCnxns=60
#
# Be sure to read the maintenance section of the
# administrator guide before turning on autopurge.
#
# http://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperAdmin.html#sc_maintenance
#
# The number of snapshots to retain in dataDir
#autopurge.snapRetainCount=3
# Purge task interval in hours
# Set to "0" to disable auto purge feature
#autopurge.purgeInterval=1
# 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
# 其中N表示服务器编号,YYY表示服务器的IP地址,A为LF通信端口,表示该服务器与集群中的leader交换的信息的端口。B为选举端口,表示选举新leader时服务器间相互通信的端口(当leader挂掉时,其余服务器会相互通信,选择出新的leader)。一般来说,集群中每个服务器的A端口都是一样,每个服务器的B端口也是一样。但是当所采用的为伪集群时,IP地址都一样,只能时A端口和B端口不一样。
可以不修改 zoo.cfg,使用默认配置。接下来在解压后的 bin/ 目录中执行命令 ./zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181 就能进行连接了。
Welcome to ZooKeeper!
2020-06-01 15:03:52,512 [myid:] - INFO [main-SendThread(localhost:2181):ClientCnxn$SendThread@1025] - Opening socket connection to server localhost/127.0.0.1:2181. Will not attempt to authenticate using SASL (unknown error)
JLine support is enabled
2020-06-01 15:03:52,576 [myid:] - INFO [main-SendThread(localhost:2181):ClientCnxn$SendThread@879] - Socket connection established to localhost/127.0.0.1:2181, initiating session
2020-06-01 15:03:52,599 [myid:] - INFO [main-SendThread(localhost:2181):ClientCnxn$SendThread@1299] - Session establishment complete on server localhost/127.0.0.1:2181, sessionid = 0x100001140080000, negotiated timeout = 30000
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 0]
-
使用 ls 命令查看当前 ZooKeeper 中所包含的内容。命令:ls /
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 10] ls /
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创建了一个新的 znode 节点 zk 以及与它关联的字符串。命令:create /zk myData
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 11] create /zk myData
Created /zk
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 12] ls /
[zk, zookeeper]
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 13]
-
获取 znode 节点 zk。命令:get /zk
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 13] get /zk
myData
cZxid = 0x400000008
ctime = Mon Jun 01 15:07:50 CST 2020
mZxid = 0x400000008
mtime = Mon Jun 01 15:07:50 CST 2020
pZxid = 0x400000008
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 0
-
删除 znode 节点 zk。命令:delete /zk
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 14] delete /zk
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 15] ls /
[zookeeper]
由于篇幅有限,在接下来的文章中会根据上面提到的 ZooKeeper 应用场景逐一进行用代码进行实现。
大家可以直接从 GitHub 拉取项目,启动只需要两步:
-
从 GitHub 上面拉取项目。
-
在 ZooKeeper 文件夹中执行 docker-compose up 命令。
GitHub:github.com/modouxiansheng/about-docker/tree/master/ZooKeeper
不学无数的程序员
jianshu.com/p/6d349acf48aa
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