Zookeeper服務框架之介紹篇
Zookeeper是一種分佈式服務框架，是apache hadoop的子項目，完全開源存在，它的誕生主要用來處理分佈式環境中數據管理問題，比如：分佈式應用程序配置、集羣管理、狀態同步服務及命名服務等。這裏，我們以3.4.8版本爲例展開介紹，其最新的版本下載可以從地址：
http://hadoop.apache.org/zookeeper/ 中獲取，並以java項目爲例進行分析和使用Zookeeper，和以往文章一樣，都是以安裝配置開始！
l 安裝配置
l 組件特點
l 入門使用
一、安裝配置
Zookeeper的安裝十分簡單，我們只需要從如下地址下載並解壓：
http://mirrors.cnnic.cn/apache/zookeeper/
然後，Zookeeper的安裝配置，可以從單機和集羣環境介紹：
1、配置
在開始服務前，有幾個基本配置要準備下，Zookeeper的配置文件在conf文件夾下，默認名爲zoo_sample.cfg，也是Zookeeper默認加載的配置文件，這裏我們把它改個名字：
$sudo mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
另外，當前版本的Zookeeper的conf下，還有log4j.properties和configuration.xsl文件，在後續文章中會陸續介紹它們的作用，那麼接下來就先介紹zoo.cfg配置和使用情況。
2、單機環境
在單機環境下，滿足服務基本需求的zoo.cfg基本內容如下：
tickTime=2000
dataDir=/zookeeper/zookeeper/build
clientPort=2181
參數說明：
tickTime：Zookeeper服務器間或客戶端與服務器之間維持心跳的間隔時間，即每隔tickTime時間，就發送一次心跳檢測。
dataDir:Zookeeper服務保存數據的位置，默認也是其存放寫入數據的日誌文件的位置。
clientPort:Zookeeper會監聽這個端口，來知道客戶端鏈接到它，也就是客戶端鏈接Zookeeper服務器的端口。
當配置好之後，我們可以啓動Zookeeper服務了，具體如下：
$sudo ./zkServer.sh start
啓動的結果：
3、集羣環境
Zookeeper不僅可以單機提供服務，同時也支持多機組成集羣來提供服務。實際上 Zookeeper還支持另外一種僞集羣的方式，也就是可以在一臺物理機上運行多個Zookeeper 實例，下面將介紹集羣模式的安裝和配置。
Zookeeper的集羣模式的安裝和配置也不是很複雜，所要做的就是增加幾個配置項。集羣模式除了上面的三個配置項還要增加下面幾個配置項：
initLimit=5
syncLimit=2
server.1=192.168.211.1:2888:3888
server.2=192.168.211.2:2888:3888
• initLimit：這個配置項是用來配置 Zookeeper接受客戶端（這裏所說的客戶端不是用戶連接 Zookeeper 服務器的客戶端，而是 Zookeeper 服務器集羣中連接到Leader 的 Follower 服務器）初始化連接時最長能忍受多少個心跳時間間隔數。當已經超過5 個心跳的時間（也就是 tickTime）長度後 Zookeeper 服務器還沒有收到客戶端的返回信息，那麼表明這個客戶端連接失敗。總的時間長度就是 5*2000=10 秒
• syncLimit：這個配置項標識 Leader與 Follower 之間發送消息，請求和應答時間長度，最長不能超過多少個tickTime 的時間長度，總的時間長度就是 2*2000=4 秒
• server.A=B：C：D：其中 A 是一個數字，表示這個是第幾號服務器；B 是這個服務器的 ip 地址；C 表示的是這個服務器與集羣中的 Leader 服務器交換信息的端口；D 表示的是萬一集羣中的 Leader 服務器掛了，需要一個端口來重新進行選舉，選出一個新的 Leader，而這個端口就是用來執行選舉時服務器相互通信的端口。如果是僞集羣的配置方式，由於 B 都是一樣，所以不同的 Zookeeper 實例通信端口號不能一樣，所以要給它們分配不同的端口號。
除了修改 zoo.cfg 配置文件，集羣模式下還要配置一個文件 myid，這個文件在 dataDir 目錄下，這個文件裏面就有一個數據就是 A 的值，Zookeeper 啓動時會讀取這個文件，拿到裏面的數據與 zoo.cfg 裏面的配置信息比較從而判斷到底是那個 server。
NOTE：
停止：zkServer.shstop
重啓：zkServer.shrestart
啓動: zkServer.sh start
二、組件特點
1、數據結構
Zookeeper本身提供和維護了一個有層次關係的數據結構，類似標準的文件系統，不同的是Zookeeper文件系統的每個節點znode，都可以存儲數據，而znode目前有四種類型：臨時節點、臨時順序編號節點、持久化節點及持久化順序編號節點，那麼接下來結合網絡上的數據結構圖說明：
特點說明：
A、每個znode節點，都可以擁有子節點，並且都可以存儲數據（除了臨時節點EPHEMERAL）;
B、每個znode節點，都被它所在的路徑唯一標註，比如：NameService下的Server1，被唯一的標識爲：/NameService/Server1；
C、每個znode節點，都有版本的，也就是該節點的路徑下，存放多份版本的數據；
D、每個znode節點，都可以自動編號，比如：已經存在App1節點，那麼再創建App1節點時，會自動創建App2節點；
E、每個znode臨時節點，當客戶端與服務端斷開鏈接後，znode也自動被刪除；
F、每個znode節點都可以被監控，包含該節點存放的數據及其子目錄結構或數據被修改時，會立即通知發起該設置的客戶端；
G、客戶端與服務端的鏈接爲長鏈接，彼此間採用心跳方式保持通信，這個鏈接狀態爲session狀態，所以如果某個znode節點爲臨時節點，那麼這個session就不起作用了；
2、工作特點
原理說明：
A、Zookeeper服務核心是原子廣播，它保證了各個參與的Server間同步，實現它協議爲Zab協議，它分爲恢復模式和廣播模式。當服務啓動或者在領導者崩潰後，Zab就進入了恢復模式，當領導者被選舉出來，且大多數Server完成了和 leader的狀態同步以後，恢復模式就結束了。狀態同步保證了leader和Server具有相同的系統狀態。
B、Zookeeper服務持續監聽所有註冊的znode節點，一旦節點的結構、數據發生變化時，leader節點會監控到變化並更新系統狀態值，所有follower和observer節點，會向leader節點的數據狀態同步，這也是Zookeeper在分佈式環境的核心作用；
C、所有的observer的znode節點，都可接收客戶端的鏈接，也會從leader節點同步更新最新的數據版本，但其不參與leader的投票動作，會將客戶端的寫入數據請求轉發給leader節點處理；
D、所有的follower的znode節點，都有資格參與leader的投票選擇，也會自動從leader節點更新同步數據版本，也處理客戶端的請求及返回結果；
3、設計目的
A、原子性，各個znode節點數據只有更新成功或失敗，沒有中間狀態；
B、可靠性，如果一條消息被一臺服務器接收，那麼其它各個服務器都會接收，保證了數據的一致性；
C、實時性，Zookeeper可保證客戶端將在一個時間間隔範圍內獲得服務器的更新信息，或者服務器失效的信息。但由於網絡延時等原因，Zookeeper不能保證兩個客戶端能同時得到最新的數據，如果需要最新數據，應該在讀取數據之前調用sync()接口，來手動獲取最新的數據版本；
D、等待無關性，無效的或是阻塞的客戶端鏈接，不影響其它任務客戶端鏈接，各個鏈接客戶端彼此獨立鏈接；
E、一致性，客戶端不論連接到哪個服務器上，展示給它都是同一個視圖，這是Zookeeper最重要的性能。
三、如何使用
基本使用如下，比較簡單：
publicstatic void main(String[] args) {
try{
// 創建一個與服務器的連接
ZooKeeper zk = new ZooKeeper("localhost:"+ 2181,
200000, new Watcher() {
// 監控所有被觸發的事件
public voidprocess(WatchedEvent event) {
log("已經觸發了" + event.getType() + "事件！");
}
});
// 創建一個目錄節點
zk.create("/testRootPath", "testRootData".getBytes(),Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
CreateMode.PERSISTENT);
// 創建一個子目錄節點
zk.create("/testRootPath/testChildPathOne","testChildDataOne".getBytes(),
Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.PERSISTENT);
log(new String(zk.getData("/testRootPath",false,null)));
// 取出子目錄節點列表
log(zk.getChildren("/testRootPath",true));
// 修改子目錄節點數據
zk.setData("/testRootPath/testChildPathOne","modifyChildDataOne".getBytes(),-1);
log("目錄節點狀態：["+zk.exists("/testRootPath",true)+"]");
// 創建另外一個子目錄節點
zk.create("/testRootPath/testChildPathTwo","testChildDataTwo".getBytes(),
Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.PERSISTENT);
log(new String(zk.getData("/testRootPath/testChildPathTwo",true,null)));
// 刪除子目錄節點
zk.delete("/testRootPath/testChildPathTwo",-1);
zk.delete("/testRootPath/testChildPathOne",-1);
// 刪除父目錄節點
zk.delete("/testRootPath",-1);
// 關閉連接
zk.close();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}catch (KeeperException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
privatestatic void log(Object msg) {
System.out.println(msg);
}
運行結果如下：
分佈式服務框架之Zookeeper就介紹到這裏，由於作者水平有限，如有問題請在評論發言或是QQ羣（245389109（新））討論，謝謝。