Apache ZooKeeper - ZK的基本特性与节点&应用场景一览

ゝ一世哀愁。 2022-12-21 06:25 118阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  概述
 *  ZK产生的背景
 *  安装
 *   *  JDK依赖
     *  下载
     *  解压
     *  修改配置文件
     *  启动 / 停止
     *  连接服务器
 *  配置文件说明
 *  ZK 核心概念 (文件系统数据结构+监听通知机制)
 *   *  文件系统数据结构
     *  6种Node类型
     *  监听通知机制
 *  ZK的应用场景

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

--------------------

# 概述 #

说点正确的废话

zookeeper是一个分布式协调框架，是Apache Hadoop 的一个子项目，它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

ZK由JAVA编写，支持JAVA 和C两种语言的客户端。

--------------------

# ZK产生的背景 #

通常情况下，单个物理节点很容易达到性能，计算或者容量的瓶颈，所以这个时候就需要多个物理节点来共同完成某项任务，一个分布式系统的本质是分布在不同网络或计算机上的程序组件，彼此通过信息传递来协同工作的系统，而Zookeeper正是一个分布式应用协调框架，在分布式系统架构中有广泛的应用场景。

项目从单体到分布式转变之后，将会产生多个节点之间协同的问题

1.  每天的定时任务由谁哪个节点来执行
2.  RPC调用时的服务发现
3.  如何保证并发请求的幂等
4.  …

这些问题可以统一归纳为多节点协调问题，如果靠节点自身进行协调这是非常不可靠的，性能上也不可取。必须由一个独立的服务做协调工作，它必须可靠，而且保证性能。

--------------------

# 安装 #

## JDK依赖 ##

Java编写，依赖JDK， JDK Version >=8

--------------------

## 下载 ##

官网下载： [https://zookeeper.apache.org/releases.html\#download][https_zookeeper.apache.org_releases.html_download]

当然了，国内也有镜像可以下载，比如

3.5.8 版本

[root@localhost ~]# wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.5.8/apache-zookeeper-3.5.8-bin.tar.gz

3.6.2 版本

[root@localhost ~]# wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.6.2/apache-zookeeper-3.6.2-bin.tar.gz

这里我们选用3.5.8的版本

--------------------

## 解压 ##

[root@localhost ~]# tar -xvzf apache-zookeeper-3.5.8-bin.tar.gz

--------------------

## 修改配置文件 ##

cd  { zookeeper_home}/conf   # 按实际路径调整
    cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

--------------------

## 启动 / 停止 ##

{ zookeeper_home}/bin/zkServer.sh  # 按实际路径调整,查看启动支持哪些参数
    
    
    [root@localhost bin]# ./zkServer.sh 
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /root/apache-zookeeper-3.5.8-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Usage: ./zkServer.sh [--config <conf-dir>] { start|start-foreground|stop|restart|status|print-cmd}
    [root@localhost bin]#

启动，采用默认的配置文件

[root@localhost bin]# ./zkServer.sh start 
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /root/apache-zookeeper-3.5.8-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Starting zookeeper ... STARTED
    [root@localhost bin]#

停止

[root@localhost bin]# ./zkServer.sh stop
    /usr/bin/java
    ZooKeeper JMX enabled by default
    Using config: /root/apache-zookeeper-3.5.8-bin/bin/../conf/zoo.cfg
    Stopping zookeeper ... 
    
    STOPPED
    [root@localhost bin]#

也可以指定配置文件，不指定的话默认使用 conf/zoo.cfg

[root@localhost bin]# ./zkServer.sh start ../conf/zoo.cfg

--------------------

## 连接服务器 ##

bin/zkCli.sh ‐server ip:port

例子

[root@localhost bin]# ./zkCli.sh -server 192.168.126.129:2181
    /usr/bin/java
    Connecting to 192.168.126.129:2181
    2020-11-15 23:43:05,472 [myid:] - INFO  [main:Environment@109] - Client environment:zookeeper.version=3.5.8-f439ca583e70862c3068a1f2a7d4d068eec33315, built on 05/04/2020 15:07 GMT
    ........
    ........
    ........
    Welcome to ZooKeeper!
    
    ........
    ........
    ........
    
    WATCHER::
    
    WatchedEvent state:SyncConnected type:None path:null
    [zk: 192.168.126.129:2181(CONNECTED) 0]

--------------------

# 配置文件说明 #

# zookeeper时间配置中的基本单位 (毫秒)
    tickTime=2000
    # 允许follower初始化连接到leader最大时长，它表示tickTime时间倍数 即:initLimit*tickTime
    initLimit=10
    # 允许follower与leader数据同步最大时长,它表示tickTime时间倍数 
    syncLimit=5
    #zookeper 数据存储目录
    dataDir=/tmp/zookeeper
    #对客户端提供的端口号
    clientPort=2181
    #单个客户端与zookeeper最大并发连接数
    maxClientCnxns=60
    # 保存的数据快照数量，之外的将会被清除
    autopurge.snapRetainCount=3
    #自动触发清除任务时间间隔，小时为单位。默认为0，表示不自动清除。
    autopurge.purgeInterval=1

--------------------

# ZK 核心概念 (文件系统数据结构+监听通知机制) #

可以先把Zookeeper 理解为 是一个用于存储少量数据的基于内存的数据库，主要有如下两个核心的概念：**文件系统数据结构**\+**监听通知机制**

--------------------

## 文件系统数据结构 ##

Zookeeper维护一个类似文件系统的数据结构

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

每个子目录项都被称作为 znode(目录节点)，和文件系统类似，可以自由的增加、删除znode，在一个znode下增加、删除子znode。

--------------------

## 6种Node类型 ##

*  PERSISTENT-持久化目录节点

> **客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只要不手动删除该节点，永远存在**

--------------------

*  PERSISTENT\_SEQUENTIAL-持久化顺序编号目录节点

> **客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号** ,非常适合用于分布式锁、分布式选举等场景

--------------------

*  EPHEMERAL-临时目录节点

> **客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除** 适用于心跳，服务发现等场景。

--------------------

*  EPHEMERAL\_SEQUENTIAL-临时顺序编号目录节点

> **客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号**

--------------------

*  Container 节点

> **3.5.3 版本新增，如果Container节点下面没有子节点，则Container节点在未来会被Zookeeper自动清除,定时任务默认60s 检查一次**

--------------------

*  TTL 节点 (Time To Life)

> **默认禁用，只能通过系统配置 zookeeper.extendedTypesEnabled=true 开启，不稳定**

--------------------

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

--------------------

## 监听通知机制 ##

客户端注册监听它关心的任意节点，或者目录节点及递归子目录节点

1.  如果注册的是对**某个节点**的监听，则当这个节点被删除，或者被修改时，对应的客户端将被通知
2.  如果注册的是对**某个目录**的监听，则当这个目录有子节点被创建，或者有子节点被删除，对应的客户端将被通知
3.  如果注册的是**对某个目录的递归子节点进行监听**，则当这个目录下面的任意子节点有目录结构的变化（有子节点被创建，或被删除）或者根节点有数据变化时，对应的客户端将被通知。

注意：

1.  **所有的通知都是一次性的，及无论是对节点还是对目录进行的监听，一旦触发，对应的监听即被移除。**
2.  **递归子节点，监听是对所有子节点的，所以，每个子节点下面的事件同样只会被触发一次。**

--------------------

# ZK的应用场景 #

1.  分布式配置中心
2.  分布式注册中心
3.  分布式锁
4.  分布式队列
5.  集群选举
6.  分布式屏障
7.  发布/订阅
8.  …

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221120/5b3df601bdbd4bddb46bcc8decb247ea.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221120/a810f381b9db491c965376fb0891c808.png
[https_zookeeper.apache.org_releases.html_download]: https://zookeeper.apache.org/releases.html#download
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221120/e2cf1abb845941608067447057c00373.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221120/c210e9b3207e4f068bb98b6a7d854c42.png