Zookeeper

什么是Zookeeper

Zookeeper是一个分布式开源框架，提供了协调分布式应用的基本服务，它向外部应用暴露一组通用服务——分布式同步（Distributed Synchronization）、命名服务（Naming Service）、集群维护（Group Maintenance）等，简化分布式应用协调及其管理的难度，提供高性能的分布式服务。ZooKeeper本身可以以单机模式安装运行，不过它的长处在于通过分布式ZooKeeper集群（一个Leader，多个Follower），基于一定的策略来保证ZooKeeper集群的稳定性和可用性，从而实现分布式应用的可靠性。

1、zookeeper是为别的分布式程序服务的

2、Zookeeper本身就是一个分布式程序（只要有半数以上节点存活，zk就能正常服务）

3、Zookeeper所提供的服务涵盖：主从协调、服务器节点动态上下线、统一配置管理、分布式共享锁、统> 一名称服务等

4、虽然说可以提供各种服务，但是zookeeper在底层其实只提供了两个功能：

管理(存储，读取)用户程序提交的数据（类似namenode中存放的metadata）； 
并为用户程序提供数据节点监听服务；

Zookeeper特性

1、Zookeeper：一个leader，多个follower组成的集群

2、全局数据一致：每个server保存一份相同的数据副本，client无论连接到哪个server，数据都是一致的

3、分布式读写，更新请求转发，由leader实施

4、更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行

5、数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败

6、实时性，在一定时间范围内，client能读到最新数据

Zookeeper数据结构

1、层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范(类似文件系统） 
 
2、每个节点在zookeeper中叫做znode,并且其有一个唯一的路径标识 

3、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）

节点类型 
a、Znode有两种类型：

短暂（ephemeral）（create -e /app1/test1 “test1” 客户端断开连接zk删除ephemeral类型节点） 
持久（persistent） （create -s /app1/test2 “test2” 客户端断开连接zk不删除persistent类型节点）

b、Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent ）

PERSISTENT 
PERSISTENT_SEQUENTIAL（持久序列/test0000000019 ） 
EPHEMERAL 
EPHEMERAL_SEQUENTIAL

c、创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护 
       

d、在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序

Zookeeper客户端

ZooKeeper命令行工具类似于Linux的shell环境，不过功能肯定不及shell啦，但是使用它我们可以简单的对ZooKeeper进行访问，数据创建，数据修改等操作.  使用 zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181 连接到 ZooKeeper 服务，连接成功后，系统会输出 ZooKeeper 的相关环境以及配置信息。

命令行工具的一些简单操作如下：

• 1. 显示根目录下、文件： ls / 使用 ls 命令来查看当前 ZooKeeper 中所包含的内容
• 2. 显示根目录下、文件： ls2 / 查看当前节点数据并能看到更新次数等数据
• 3. 创建文件，并设置初始内容： create /zk "test" 创建一个新的 znode节点“ zk ”以及与它关联的字符串
• 4. 获取文件内容： get /zk 确认 znode 是否包含我们所创建的字符串
• 5. 修改文件内容： set /zk "zkbak" 对 zk 所关联的字符串进行设置
• 6. 删除文件： delete /zk 将刚才创建的 znode 删除
• 7. 退出客户端： quit
• 8. 帮助命令： help

Zookeeper应用场景

统一命名服务

       分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别不同服务。类似于域名与ip之间对应关系，域名容易记住。通过名称来获取资源或服务的地址，提供者等信息按照层次结构组织服务/应用名称可将服务名称以及地址信息写到Zookeeper上，客户端通过Zookeeper获取可用服务列表类。

配置管理

       分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题。一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Hadoop。对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上配置管理可交由Zookeeper实现。可将配置信息写入Zookeeper的一个znode上。各个节点监听这个znode。一旦znode中的数据被修改，zookeeper将通知各个节点。

集群管理

       分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的。可根据节点实时状态作出一些调整。Zookeeper可将节点信息写入Zookeeper的一个znode上。监听这个znode可获取它的实时状态变化。典型应用比如Hbase中Master状态监控与选举。

分布式通知/协调

       分布式环境中，经常存在一个服务需要知道它所管理的子服务的状态。例如，NameNode须知道各DataNode的状态，JobTracker须知道各TaskTracker的状态。心跳检测机制和信息推送也是可通过Zookeeper实现。

分布式锁

       Zookeeper是强一致的。多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode，只有一个创建成功。Zookeeper实现锁的独占性。多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode ，创建成功的那个客户端得到锁，其他客户端等待。Zookeeper 控制锁的时序。各个客户端在某个znode下创建临时znode （类型为CreateMode. EPHEMERAL _SEQUENTIAL），这样，该znode可掌握全局访问时序。

分布式队列

       两种队列。当一个队列的成员都聚齐时，这个队列才可用，否则一直等待所有成员到达，这种是同步队列。队列按照 FIFO 方式进行入队和出队操作，例如实现生产者和消费者模型。（可通过分布式锁实现）
       同步队列。一个job由多个task组成，只有所有任务完成后，job才运行完成。可为job创建一个/job目录，然后在该目录下，为每个完成的task创建一个临时znode，一旦临时节点数目达到task总数，则job运行完成。

Zookeeper环境搭建

环境要求:必须要有jdk环境,本次讲课使用jdk1.8

结构

一共三个节点
(zk服务器集群规模不小于3个节点),要求服务器之间系统时间保持一致。

上传zk并且解压
进行解压： tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz
重命名： mv zookeeper-3.4.6 zookeeper

修改zookeeper环境变量

vi /etc/profile

export JAVA_HOME=/opt/jdk1.8.0_71

export ZOOKEEPER_HOME=/usr/local/zookeeper

export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar

export PATH=$JAVA_HOME/bin:$ZOOKEEPER_HOME/bin:$PATH

source /etc/profile

修改zoo_sample.cfg文件
cd /usr/local/zookeeper/conf
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
修改conf: vi zoo.cfg 修改两处
（1） dataDir=/usr/local/zookeeper/data（注意同时在zookeeper创建data目录）
（2）最后面添加
server.0=bhz:2888:3888
server.1=hadoop1:2888:3888
server.2=hadoop2:2888:3888

创建服务器标识
服务器标识配置：
创建文件夹： mkdir data
创建文件myid并填写内容为0： vi
myid (内容为服务器标识 ： 0)

复制zookeeper

进行复制zookeeper目录到hadoop01和hadoop02
还有/etc/profile文件
把hadoop01、 hadoop02中的myid文件里的值修改为1和2
路径(vi /usr/local/zookeeper/data/myid)

启动zookeeper
启动zookeeper：
路径： /usr/local/zookeeper/bin
执行： zkServer.sh start
(注意这里3台机器都要进行启动)
状态： zkServer.sh
status(在三个节点上检验zk的mode,一个leader和俩个follower)

常用命令

zkServer.sh status 查询状态

JAVA操作Zookeeper

引入依赖

<dependency>
  <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
  <artifactId>zookeeper</artifactId>
  <version>3.4.6</version>
</dependency>

创建节点

public class ZookeeperDemo01 {
    private static final String ZK_ADDRESS="0.0.0.0:2181";
    private static final Integer ZK_TIMEOUT=2000;

    public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
        //连接zookeeper
        //步骤一：代表链接地址


        ZooKeeper zooKeeper=new ZooKeeper(ZK_ADDRESS ,ZK_TIMEOUT,new Watcher() {
          //连接方法
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                System.out.println("成功建立连接");
            }
        });

        //创建节点
        zooKeeper.create("/zk04","haha".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

        zooKeeper.close();
    }
}

 

 

更改节点

public class ZookeeperDemo01 {
    private static final String ZK_ADDRESS="0.0.0.0:2181";
    private static final Integer ZK_TIMEOUT=2000;

    public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
        //连接zookeeper
        //步骤一：代表链接地址


        ZooKeeper zooKeeper=new ZooKeeper(ZK_ADDRESS ,ZK_TIMEOUT,new Watcher() {
          //连接方法
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                System.out.println("成功建立连接");
            }
        });

       //更改节点
zooKeeper.setData("/zk04","result03".getBytes(),0);



        zooKeeper.close();
    }
}

 

获取节点内容

public class ZookeeperDemo01 {
    private static final String ZK_ADDRESS="0.0.0.0:2181";
    private static final Integer ZK_TIMEOUT=2000;

    public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
        //连接zookeeper
        //步骤一：代表链接地址


        ZooKeeper zooKeeper=new ZooKeeper(ZK_ADDRESS ,ZK_TIMEOUT,new Watcher() {
          //连接方法
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                System.out.println("成功建立连接");
            }
        });

       //获取节点
byte[]value=zooKeeper.getData("/zk03",false,new Stat());
System.out.println(new String(value,"UTF-8"));



        zooKeeper.close();
    }
}

删除节点

public class ZookeeperDemo01 {
    private static final String ZK_ADDRESS="0.0.0.0:2181";
    private static final Integer ZK_TIMEOUT=2000;

    public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
        //连接zookeeper
        //步骤一：代表链接地址


        ZooKeeper zooKeeper=new ZooKeeper(ZK_ADDRESS ,ZK_TIMEOUT,new Watcher() {
          //连接方法
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                System.out.println("成功建立连接");
            }
        });

       //删除节点
zooKeeper.delete("/zk03",-1);



        zooKeeper.close();
    }
}