分布式协调服务zookeeper知多少

zookeeper简介

由于之前了解一个分布式框架（dubbo）时，其中涉及到zookeeper，因此今天就先来大概的介绍一下zookeeper。zookeeper是一个用来管理大量的主机的分布式协调服务。

(一) 分布式应用程序

分布式应用程序可以通过在它们之间协调以完成特定的任务，快速且有效的方式在多个系统中的网络在给定时间（同时）运行
分布式应用程序有两部分，分别是：服务器和客户端应用程序。如下图所示：

(二) 分布式应用程序的优点

可靠性 可扩展性 透明性

(三) zookeeper提供的服务

命名服务 配置管理 集群管理 节点领导者选举 锁定和同步服务 数据注册表

ZooKeeper基础

(一) ZooKeeper的体系结构

描绘ZooKeeper 的“客户端 – 服务器架构,如下图所示

ZooKeeper 架构的一部分组件如下表中所解释。
1. Client：客户端，发送消息到服务器。
2. Server：服务器，ZooKeeper集成的一个节点，提供所有的服务给客户。
3. 合组：ZooKeeper 服务器组。
4. Leader：它执行自动恢复，如果任何连接的节点的故障的服务器节点。
5. Follower：遵循领导指示服务器节点

(二) 分层命名空间

下图显示了用于内存中表示 ZooKeeper 文件系统的树形结构。 ZooKeeper节点被称为znode。每个znode由一个名称识别，并通过路径（/）序列隔开。

zookeeper名字空间由节点znode构成，其组织方式类似文件系统，其中各个节点相当于目录和文件，通过路径作为唯一标识。与文件系统不同的是，每个节点具有与之对应的数据内容，同时也可以具有子节点。在 ZooKeeper 数据模型中每个 znode 维护一个 stat 结构。 一个统计（stat ）只是提供了一个 znode 元数据。 它由版本号、动作控制列表（ACL）、时间戳、数据长度组成。

ZooKeeper组件

同一个zookeeper服务下的server有两种，一种是leader server，另一种是follower server。leader特殊之处在于它有决定权。在zookeeper整个服务下的每台server将复制各个组件。Replicated Database是包含了所有数据的内存数据库

Zookeeper之leader

让我们来分析一下一个领导节点在ZooKeeper集合的选举。考虑集群中有N多的节点。领导人选举的过程如下
所有节点创建一个顺序，znode具有相同路径，/app/leader/guid_。
ZooKeeper 的集合将追加的10位序列号的路径。
对于给定的实例，它在znode创建最小数量的节点成为领导者以及所有其他节点的追随者。
每一个追随者节点监控下一个最小号的znode。

Zookeeper安装配置

(一) 安装Java（略）

(二) ZooKeeper框架的安装

1. 下载并tar开解压（略）
2. 创建配置文件
打开 并编辑conf/zoo.cfg 配置文件，并将以下所有参数设置为开始点。

1
2
3
4
5

tickTime = 2000
dataDir = /path/to/zookeeper/data
clientPort = 2181
initLimit = 10
syncLimit = 5

3. 启动ZooKeeper服务器

1

$ bin/zkServer.sh start

4. 启动 CLI

1

$ bin/zkCli.sh

5. 停止ZooKeeper服务器

1

$ bin/zkServer.sh stop

Zookeeper CLI

ZooKeeper 命令行界面(CLI)是用来与 ZooKeeper 集成作开发进行交互的。这是在调试和使用不同的选项时的工作有用。
为了执行ZooKeeper的CLI操作， ZooKeeper服务器首先要启动 (“bin/zkServer.sh start”) , 然后使用 ZooKeeper 客户端 (“bin/zkCli.sh”). 当客户端启动后，可以执行以下操作：(1)创建znodes，(2)获取数据，(3)监视 znode 变化，(4)设置数据，(5)创建 znode 的子 znode，(6)列出一个 znode 的子 znode，(7)检查状态，(8)删除一个 znode

(一) 创建Znodes

1

create  /path /data

(二) 获取数据

1

get  /path

(三) 监视

1

 get  /path [watch] 1

(四) 设置数据

1

 set  /path /data

(五) 创建子znode

1

create  /parent/path/subnode/path /data

(六) 列出子znode

1

ls  /path

(七) 检查状态

1

stat  /path

(八) 删除Znode

1

rmr  /path

Zookeeper 常用API

ZooKeeper有一个Java和C绑定的官方API。ZooKeeper社区提供了对于大多数语言(.NET，Python等)的非官方API。使用ZooKeeper的API，应用程序可以连接，互动，操作数据，协调，以及从ZooKeeper集成断开。

(一) ZooKeeper的API基础知识

客户端应遵循下面给出带 ZooKeeper 集成一个清晰的交互步骤。
连接到ZooKeeper 。ZooKeeper 集成分配客户端的会话ID。
定期发送心跳到服务器。否则，ZooKeeper 集成过期的会话ID，那么客户端需要重新连接。
获得/设置只要znodes会话ID是活动的。
从 ZooKeeper 集成断开，当所有的任务都完成后。如果客户端处于非活动状态较长时间，那么 ZooKeeper 集成会自动断开客户机。

(二) Java绑定

让我们这一章中理解最重要的ZooKeeper API。ZooKeeper API的中心部分是ZooKeeper 类。它提供了一些选项来连接 ZooKeeper 集成在其构造，有以下几种方法
• connect − 连接到 ZooKeeper 的集成
• create − 创建一个 znode
• exists − 检查znode是否存在及其信息
• getData − 从一个特定的znode获取数据
• setData − 设置数据在特定znode
• getChildren − 得到一个特定 znode 的所有可用子节点
• delete − 得到一个特定的 znode 及其所有子节点
• close − 关闭连接

(三) 连接到 ZooKeeper 集合

ZooKeeper类通过它的构造函数提供了连接功能。构造函数如下：

1

ZooKeeper(String connectionString, int sessionTimeout, Watcher watcher)

(四) 创建一个Znode

ZooKeeper类提供了一个方法来在集合 ZooKeeper 创建一个新的 znode。创建方法如下：

1

create(String path, byte[] data, List<ACL> acl, CreateMode createMode)

(五) Exists – 检查一个Znode的存在

exists 方法来检查 znode 的存在。如果指定的 znode 存在它返回一个 znode 元数据。exists 方法如下

1

exists(String path, boolean watcher)

(六) getData 方法

getData方法来获取连接在指定 znode 及其状态的数据。getData方法如下

1

getData(String path, Watcher watcher, Stat stat)

(七) setData 方法

SetData方法来修改附着在指定 znode 的数据。SetData方法如下

1

setData(String path, byte[] data, int version)

(八) getChildren 方法

getChildren方法来得到一个特定的 znode 所有子节点。getChildren 方法如下

1

getChildren(String path, Watcher watcher)

(九) 删除一个Znode

delete 方法来删除指定 znode。delete方法如下

1

delete(String path, int version)