java Zookeeper簡述

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Zookeeper 是一個分佈式協調服務，可用於服務發現，分佈式鎖，分佈式領導選舉，配置管理等。Zookeeper 提供瞭一個類似於 Linux 文件系統的樹形結構（可認為是輕量級的內存文件系統，但隻適合存少量信息，完全不適合存儲大量文件或者大文件），同時提供瞭對於每個節點的監控通知機制。

Zookeeper 角色

Zookeeper 集群是一個基於主從復制的高可用集群，每個服務器承擔如下三種角色中的一種

Leader

1.一個 Zookeeper 集群同一時間隻會有一個實際工作的 Leader，它會發起並維護與各 Follwer及 Observer 間的心跳。

2.所有的寫操作必須要通過 Leader 完成再由 Leader 將寫操作廣播給其它服務器。隻要有超過半數節點（不包括 observeer 節點）寫入成功，該寫請求就會被提交（類 2PC 協議）。

Follower

1.一個 Zookeeper 集群可能同時存在多個 Follower，它會響應 Leader 的心跳，

2.Follower 可直接處理並返回客戶端的讀請求，同時會將寫請求轉發給 Leader 處理，

3.並且負責在 Leader 處理寫請求時對請求進行投票。

Observer

角色與 Follower 類似，但是無投票權。Zookeeper 需保證高可用和強一致性，為瞭支持更多的客戶端，需要增加更多 Server；Server 增多，投票階段延遲增大，影響性能；引入 Observer，Observer 不參與投票； Observers 接受客戶端的連接，並將寫請求轉發給 leader 節點； 加入更多 Observer 節點，提高伸縮性，同時不影響吞吐率。

在這裡插入圖片描述

Zookeeper 工作原理（原子廣播）

1.Zookeeper 的核心是原子廣播，這個機制保證瞭各個 server 之間的同步。實現這個機制的協議叫做 Zab 協議。Zab 協議有兩種模式，它們分別是恢復模式和廣播模式。

2.當服務啟動或者在領導者崩潰後，Zab 就進入瞭恢復模式，當領導者被選舉出來，且大多數 server 的完成瞭和 leader 的狀態同步以後，恢復模式就結束瞭。

3.狀態同步保證瞭 leader 和 server 具有相同的系統狀態

4.一旦 leader 已經和多數的 follower 進行瞭狀態同步後，他就可以開始廣播消息瞭，即進入廣播狀態。這時候當一個 server 加入 zookeeper 服務中，它會在恢復模式下啟動，發現 leader，並和 leader 進行狀態同步。待到同步結束，它也參與消息廣播。Zookeeper服務一直維持在 Broadcast 狀態，直到 leader 崩潰瞭或者 leader 失去瞭大部分的followers 支持。

5.廣播模式需要保證 proposal 被按順序處理，因此 zk 采用瞭遞增的事務 id 號(zxid)來保證。所有的提議(proposal)都在被提出的時候加上瞭 zxid。

6.實現中 zxid 是一個 64 為的數字，它高 32 位是 epoch 用來標識 leader 關系是否改變，每次一個 leader 被選出來，它都會有一個新的 epoch。低 32 位是個遞增計數。

7.當 leader 崩潰或者 leader 失去大多數的 follower，這時候 zk 進入恢復模式，恢復模式需要重新選舉出一個新的 leader，讓所有的 server 都恢復到一個正確的狀態。

 Znode 四種形式的目錄節點

  • PERSISTENT：持久的節點。
  • EPHEMERAL：暫時的節點。
  • PERSISTENT_SEQUENTIAL：持久化順序編號目錄節點。
  • EPHEMERAL_SEQUENTIAL：暫時化順序編號目錄節點。

ZooKeeper 安裝和使用

  • 使用 Docker 下載 ZooKeeper

docker pull zookeeper:3.5.8

  • 運行 ZooKeeper

docker run -d –name zookeeper -p 2181:2181 zookeeper:3.5.8

  • 連接 ZooKeeper 服務

先使用 docker ps 查看 ZooKeeper 的 ContainerID，然後使用 docker exec -it ContainerID /bin/bash 命令進入容器中。
進入 bin 目錄,然後通過 ./zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181命令連接ZooKeeper 服務

root@eaf70fc620cb:/apache-zookeeper-3.5.8-bin# cd bin

成功連接 ZooKeeper 服務後頁面

在這裡插入圖片描述

常用命令

可通過 help 命令查看 ZooKeeper 常用命令

  • 創建節點(create 命令)

通過 create 命令在根目錄創建瞭 node1 節點，與它關聯的字符串是”node1″

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 34] create /node1 “node1”

通過 create 命令在根目錄創建瞭 node1 節點，與它關聯的內容是數字 123

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 1] create /node1/node1.1 123
Created /node1/node1.1

更新節點數據內容(set 命令)

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 11] set /node1 “set node1”

  • 獲取節點的數據(get 命令)

get 命令可以獲取指定節點的數據內容和節點的狀態,可以看出我們通過 set 命令已經將節點數據內容改為 “set node1”。

set node1
cZxid = 0x47
ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
mZxid = 0x4b
mtime = Sun Jan 20 10:41:10 CST 2019
pZxid = 0x4a
cversion = 1
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 9
numChildren = 1
  • 查看某個目錄下的子節點(ls 命令)

通過 ls 命令查看根目錄下的節點

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 37] ls /
[dubbo, ZooKeeper, node1]

通過 ls 命令查看 node1 目錄下的節點

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 5] ls /node1
[node1.1]

ZooKeeper 中的 ls 命令和 linux 命令中的 ls 類似， 這個命令將列出絕對路徑 path 下的所有子節點信息（列出 1 級，並不遞歸）

  • 查看節點狀態(stat 命令)

通過 stat 命令查看節點狀態

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 10] stat /node1
cZxid = 0x47
ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
mZxid = 0x47
mtime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
pZxid = 0x4a
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 11
numChildren = 1
  • 查看節點信息和狀態(ls2 命令)

ls2 命令更像是 ls 命令和 stat 命令的結合。 ls2 命令返回的信息包括 2 部分：

1.子節點列表

2.當前節點的 stat 信息。

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 7] ls2 /node1
[node1.1]
cZxid = 0x47
ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
mZxid = 0x47
mtime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
pZxid = 0x4a
cversion = 1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 11
numChildren = 1
  • 刪除節點(delete 命令)

這個命令很簡單，但是需要註意的一點是如果你要刪除某一個節點，那麼這個節點必須無子節點才行。

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 3] delete /node1/node1.1

總結

本篇文章就到這裡瞭，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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