Windows安装和使用zookeeper

之前整理过一篇文章《zookeeper 分布式锁服务》，本文介绍的 Zookeeper 是以 3.4.5 这个稳定版本为基础，最新的版本可以通过官网http://hadoop.apache.org/zookeeper/来获取，Zookeeper 的安装非常简单，下面将从单机模式和集群模式两个方面介绍 Zookeeper 的Windows安装和配置.

首先需要安装JdK，从Oracle的Java网站下载，安装很简单，就不再详述。

单机模式

单机安装非常简单，只要获取到 Zookeeper 的压缩包并解压到某个目录如：C:\zookeeper-3.4.5\下，Zookeeper 的启动脚本在 bin 目录下，Windows 下的启动脚本是 zkServer.cmd。

在你执行启动脚本之前，还有几个基本的配置项需要配置一下，Zookeeper 的配置文件在 conf 目录下，这个目录下有 zoo_sample.cfg 和 log4j.properties，你需要做的就是将 zoo_sample.cfg 改名为 zoo.cfg，因为 Zookeeper 在启动时会找这个文件作为默认配置文件。下面详细介绍一下，这个配置文件中各个配置项的意义。

# The number of milliseconds of each tick
tickTime=2000
# The number of ticks that the initial 
# synchronization phase can take
initLimit=10
# The number of ticks that can pass between 
# sending a request and getting an acknowledgement
syncLimit=5
# the directory where the snapshot is stored.
# do not use /tmp for storage, /tmp here is just 
# example sakes.
dataDir=C:\\zookeeper-3.4.5\\data
dataLogDir=C:\\zookeeper-3.4.5\\log
# the port at which the clients will connect
clientPort=2181
#
# Be sure to read the maintenance section of the 
# administrator guide before turning on autopurge.
#
# http://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperAdmin.html#sc_maintenance
#
# The number of snapshots to retain in dataDir
#autopurge.snapRetainCount=3
# Purge task interval in hours
# Set to "0" to disable auto purge feature
#autopurge.purgeInterval=1

• tickTime：这个时间是作为 Zookeeper 服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔，也就是每个 tickTime 时间就会发送一个心跳。
• dataDir：顾名思义就是 Zookeeper 保存数据的目录，默认情况下，Zookeeper 将写数据的日志文件也保存在这个目录里。
• dataLogDir：顾名思义就是 Zookeeper 保存日志文件的目录
• clientPort：这个端口就是客户端连接 Zookeeper 服务器的端口，Zookeeper 会监听这个端口，接受客户端的访问请求。

当这些配置项配置好后，你现在就可以启动 Zookeeper 了，启动后要检查 Zookeeper 是否已经在服务，可以通过 netstat – ano 命令查看是否有你配置的 clientPort 端口号在监听服务。

集群模式

Zookeeper 不仅可以单机提供服务，同时也支持多机组成集群来提供服务。实际上 Zookeeper 还支持另外一种伪集群的方式，也就是可以在一台物理机上运行多个 Zookeeper 实例，下面将介绍集群模式的安装和配置。

Zookeeper 的集群模式的安装和配置也不是很复杂，所要做的就是增加几个配置项。集群模式除了上面的三个配置项还要增加下面几个配置项：

initLimit=5  
syncLimit=2  
server.1=192.168.211.1:2888:3888  
server.2=192.168.211.2:2888:3888

• initLimit：这个配置项是用来配置 Zookeeper 接受客户端（这里所说的客户端不是用户连接 Zookeeper 服务器的客户端，而是 Zookeeper 服务器集群中连接到 Leader 的 Follower 服务器）初始化连接时最长能忍受多少个心跳时间间隔数。当已经超过 10 个心跳的时间（也就是 tickTime）长度后 Zookeeper 服务器还没有收到客户端的返回信息，那么表明这个客户端连接失败。总的时间长度就是 5*2000=10 秒
• syncLimit：这个配置项标识 Leader 与 Follower 之间发送消息，请求和应答时间长度，最长不能超过多少个 tickTime 的时间长度，总的时间长度就是 2*2000=4 秒
• server.A=B：C：D：其中 A 是一个数字，表示这个是第几号服务器；B 是这个服务器的 ip 地址；C 表示的是这个服务器与集群中的 Leader 服务器交换信息的端口；D 表示的是万一集群中的 Leader 服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举，选出一个新的 Leader，而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。如果是伪集群的配置方式，由于 B 都是一样，所以不同的 Zookeeper 实例通信端口号不能一样，所以要给它们分配不同的端口号。
• 除了修改 zoo.cfg 配置文件，集群模式下还要配置一个文件 myid，这个文件在 dataDir 目录下，这个文件里面就有一个数据就是 A 的值，Zookeeper 启动时会读取这个文件，拿到里面的数据与 zoo.cfg 里面的配置信息比较从而判断到底是那个 server。

数据模型

Zookeeper 会维护一个具有层次关系的数据结构，它非常类似于一个标准的文件系统，如图 1 所示：

• 

Zookeeper 这种数据结构有如下这些特点：

1. 每个子目录项如 NameService 都被称作为 znode，这个 znode 是被它所在的路径唯一标识，如 Server1 这个 znode 的标识为 /NameService/Server1
2. znode 可以有子节点目录，并且每个 znode 可以存储数据，注意 EPHEMERAL 类型的目录节点不能有子节点目录
3. znode 是有版本的，每个 znode 中存储的数据可以有多个版本，也就是一个访问路径中可以存储多份数据
4. znode 可以是临时节点，一旦创建这个 znode 的客户端与服务器失去联系，这个 znode 也将自动删除，Zookeeper 的客户端和服务器通信采用长连接方式，每个客户端和服务器通过心跳来保持连接，这个连接状态称为 session，如果 znode 是临时节点，这个 session 失效，znode 也就删除了
5. znode 的目录名可以自动编号，如 App1 已经存在，再创建的话，将会自动命名为 App2
6. znode 可以被监控，包括这个目录节点中存储的数据的修改，子节点目录的变化等，一旦变化可以通知设置监控的客户端，这个是 Zookeeper 的核心特性，Zookeeper 的很多功能都是基于这个特性实现的，后面在典型的应用场景中会有实例介绍

如何使用

Zookeeper 作为一个分布式的服务框架，主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题，它能提供基于类似于文件系统的目录节点树方式的数据存储，但是 Zookeeper 并不是用来专门存储数据的，它的作用主要是用来维护和监控你存储的数据的状态变化。通过监控这些数据状态的变化，从而可以达到基于数据的集群管理.

通过C#代码使用zookeeper

Zookeeper的使用主要是通过创建其Nuget ZooKeeperNet包下的Zookeeper实例，并且调用其接口方法进行的，主要的操作就是对znode的增删改操作，监听znode的变化以及处理。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using ZooKeeperNet;

namespace ZookeeperDemo
{
    class Watcher : IWatcher
    {
        public void Process(WatchedEvent @event)
        {
            if (@event.Type == EventType.NodeDataChanged)
            {
                Console.WriteLine(@event.Path);
            }
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using ZooKeeperNet;

namespace ZookeeperDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            //创建一个Zookeeper实例，第一个参数为目标服务器地址和端口，第二个参数为Session超时时间，第三个为节点变化时的回调方法 
            using (ZooKeeper zk = new ZooKeeper("127.0.0.1:2181", new TimeSpan(0, 0, 0, 50000), new Watcher()))
            {
                var stat = zk.Exists("/root",true);
                 
                创建一个节点root，数据是mydata,不进行ACL权限控制，节点为永久性的(即客户端shutdown了也不会消失) 
                //zk.Create("/root", "mydata".GetBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.Persistent);

                //在root下面创建一个childone znode,数据为childone,不进行ACL权限控制，节点为永久性的 
                zk.Create("/root/childone", "childone".GetBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.Persistent);
                //取得/root节点下的子节点名称,返回List 
                zk.GetChildren("/root", true);
                //取得/root/childone节点下的数据,返回byte[] 
                zk.GetData("/root/childone", true, null);

                //修改节点/root/childone下的数据，第三个参数为版本，如果是-1，那会无视被修改的数据版本，直接改掉
                zk.SetData("/root/childone", "childonemodify".GetBytes(), -1);
                //删除/root/childone这个节点，第二个参数为版本，－1的话直接删除，无视版本 
                zk.Delete("/root/childone", -1);
            }

        }
    }
}

 

浅析

创建连接：

1.获取服务主机列表

2.设置超时时间

3.注册客户端事件

4.以线程安全的方式创建请求连接（启动客户端请求队列，循环队列基于socket通信、根据请求类型执行不同的请求动作）

请求流程：

构造请求头、构造request,reponse、构造响应头、构造Packet对象,packet对象准备好后，把整个对象放入一个outgoingQueue 
packet被放入outgoingQueue中，等待SendThread把packet对应的内容发送给server。server处理分3步在doio方法中ReadLength ReadConnectResult ReadResponse，直到ReadResponse方法中确定packet请求结束。

响应流程：

针对心跳的ping请求的resp，针对auth请求的resp，一般接口请求的resp，如果接口请求要求了watcher，当watcher关注的内容有变化时的notification

锁相关部分API方法：

创建节点：create

demo：zk.Create(Dir, severname.GetBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.Persistent);

其中CreateMode分为4类Persistent、PersistentSequential、Ephemeral、EphemeralSequential

PERSISTENT 创建持久化节点，对应机器关闭连接后节点/数据不会消失

PERSISTENT_SEQUENTIAL 如果PATH是以’/’结尾则以这个PATH作为父节点，创建一个子节点，其子节点名字是一个按先后顺序排列的数值；否则创建一个名字是‘/’后面字符加上先后顺序排列的数值字符串的节点，同样创建持久节点

EPHEMERAL 创建瞬时节点，Zookeeper在感知连接机器宕机后会清除它创建的瞬时节点

EPHEMERAL_SEQUENTIAL 穿件瞬时顺序节点，和PERSISTENT_SEQUENTIAL一样，区别在于它是瞬时的

删除节点 delete

demo ：zk.Delete(Dir, -1);

前一个参数代表节点名称（一般用作路径），后一个是版本号 -1表示全匹配

查看节点 exists

demo ： zk.Exists(Dir, new MyWatch2());

获取数据 getData

demo ：zk.GetData(Dir, new MyWatch2(), stat);

获取一个节点的数据，可注入watcher 

设置数据 setData

demo ： zk.SetData(Dir, new byte[1], 1);

获取下级节点集合 GetChildren

demo ：zk.GetChildren(Dir, true);

存储

znodes类似文件和目录。但它不是一个典型的文件系统，zookeeper数据保存在内存中，这意味着zookeeper可以实现高吞吐量和低延迟。

watcher

Zookeeper有两种watches，一种是data watches，另一种是child watches。其中，getData()和exists()以及create()等会添加data watches，getChildren()会添加child watches。而delete()涉及到删除数据和子节点，会同时触发data watches和child watches。

 

示例代码下载：ZookeeperDemo.zip