Zookeeper的学习

Zookeeper

Zookeeper

工作机制：

从设计模式角度来理解：是一个基于观察者模式设计的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper就将负责通知已经再Zookeeper上注册的那些观察者做出相应的反应

相同的还有 consul，eureka,nacos

文件系统+通知机制

特点

一个领导者，多个跟随者

集群中只要有半数以上的节点存活，Zookeeper就能正常服务

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，

Zookeeper数据模型的结构与Unix文件系统很类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称作一个ZNode，每一个ZNode默认能够存储1MB的数据，每个ZNode都可以通过其路径唯一标识

应用场景

提供的服务包括：统一命名服务，统一配置管理，统一集群管理，服务器节点动态上下线，软负载均衡

统一命名：

在分布式情况，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别

IP不容易记住，域名容易记住

统一配置：

分布式环境下，配置文件同步非常常见，

一般要求一个集群中，所有节点的配置信息是一致的

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上的一个Znode

各个客户端服务器监听这个Znode

一旦Znode中的数据被修改，Zookeeper将通知各个客户端服务器

统一集群管理：

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可以实现实时监控节点状态变化

可将节点信息写入Zookeeper上的一个Znode

监听这个Znode可获取它的实时状态变化

软负载均衡：

在Zookeeper中记录每台服务器的访问数，让访问数最少的服务器去处理最新的客户请求

使用

下载包，然后解压

修改配置文件，conf/zoo.cfg

dataDir= 配置一下数据文件的存在目录

tickTime=2000 心跳间隔

initLimit=10 10个心跳帧，刚开始启动的时候如果这么长时间不联系，就联系不上了

syncLimit=5 通信上之后5个心跳帧没有通信就挂掉

clientPort=2181 客户端连接端口，

内部原理

选举机制：

半数机制：集群中半数以上机器存活，集群可用，所以Zookeeper适合安装奇数台服务器

Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定Master和Slave，但是Zookeeper工作时，是有一个节点为Leader，其他则为Follower，Leader是通过内部的选举机制临时产生的，

选举机制：

服务器1启动，此时只有它一台服务器启动了，它发出去的报文没有任何响应，所以它的选举状态一直时Looking状态，

服务器2启动，它与最开始启动的服务器1进行通信，互相交换自己的选举结果，由于两者都没有历史数据，所以id值较大的2胜出，但是由于没有达到半数以上，所以也不行，服务器3启动，超过了半数，就变成了Leader，其他的都无所谓了

节点类型

持久：

客户端与服务器断开连接后，创建的节点b不删除

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

短暂：客户端与服务器端口连接后，创建的节点自己删除

实战

每个服务器都要下载zookeeper，

zkData myid文件，

在myid中添加与server对应的编号，每个服务器上的myid里面都要不一样，要不然容易出错

server.2=hadoop102:2888:3888

server.A=B:C:D

A是一个数字，表示这个是第几号服务器，集群模式下配置一个文件myid，这个文件在dataDir目录下，这个文件里面有一个数据就是A的值，Zookeeper启动时读取此文件，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时哪个server

B是这个服务器的ip地址

C是这个服务器与集群中的Leader服务器交换信息的端口

D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，

然后分别启动Zookeeper

创建节点的时候加一个 -e 就可以创建短暂节点，短暂节点的特点，退出服务器之后再登录上来就看不到了

-s 代表着创建的节点带有序列号

监听节点的变化

修改节点数据：set /sanguo/weiguo/ “caocao”

get /sanguo watch

监听只能监听一次

还可以对节点中字节点变化进行监听：

ls /sanguo watch

这个对子节点的监听也是只能有一次 ls监控节点 get监控数据

删除节点：delete /sanguo/banzhang

Stat结构体

结构体就是这个节点里面的各种详细信息

czxid-创建节点的事务 zxid，每次修改Zookeeper状态都会收到y一个zxid形式的时间戳，也就是Zookeeper事务ID，事务ID是Zookeeper中所有修改总的次序，每个修改都有唯一的zxid，如果zxid1小于zxid2，那么zxid1再zxid2之前发生

ctime-znode 被创建的毫秒数，从1970年开始

mzxid-znode 最后更新的事务 zxid

mtime-znode 最后修改的毫秒数，从1970开始

pZxid-znode 最后更新的子节点zxid

c’version-znode 子节点变化号，znode子节点修改次数

datacersion-znode 数据变化号

aclVersion-znode 访问控制列表的变化号

ephemeralOwner- 如果是临时节点，这个znode拥有者的session id，如果不是临时节点则是0

监听器原理

首先要有一个main（）线程

再main线程中创建Zookeeper客户端，这个时候就会创建两个线程，一个负责网络连接通信，connet，一个负责监听 listener

再Zookeeper的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中

Zookeeper监听到有数据或路径的变化，就会将这个消息发送给listener线程

listener线程内部调用了process() 方法

写数据流程

client向Zookeeper的server1上写数据，发送一个写请求

这个server1不一定是leader，如果server1不是，那么它会把接受到的请求进一步转发给Leader，因为每个Zookeeper的Server里面有一个是leader，这个Leader会将写请求广播给各个server，比如server1和server2，各个server写成功后就会通知Leader

当Leader收到大多数Server数据写成功了，那么就说明数据写成功了，如果这里三个节点的话，只要有两个节点数据写成功了，那么就认为数据写成功了，写成功之后，Leader会告诉Server1数据写成功了

server1会通知Client数据写成功了，这是就认为整个写操作成功了

案例

1.服务端启动时去注册信息，创建的都是临时节点

2.客户端启动就去getChildren,获取到当前在线服务器列表，并且注册监听，

3.服务器节点下线，

4.服务器上下线事件通知

5.客户端process（） 重新再去获取服务器列表，并注册监听

服务端代码

public class DistributeServer {
     
    public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
     
        DistributeServer server = new DistributeServer();

        //1.连接到zookeeper集群
        server.getConnect();
        //2.注册节点
        server.register(args[0]);
        //3.业务逻辑处理
        server.business();;

    }

    private void business() throws InterruptedException {
     
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
    }

    private void register(String hostname) throws KeeperException, InterruptedException {
     
        String path = zkClient.create("/servers/server", hostname.getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
        System.out.println(hostname + "is online");
    }

    private String connectString = "hadoop102:2181,hadoop103:2181,hadoop104:2181";
    private int sessionTimeout = 2000;
    private ZooKeeper zkClient;

    private void getConnect() throws IOException {
     
        zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() {
     
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
     

            }
        });
    }
}

public class DistributeClient {
     
    public static void main(String[] args) throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
     
        DistributeClient client = new DistributeClient();
        //1.获取zookeeper集群连接
        client.getConnect();
        //2.注册监听
        client.getChildren();
        //3.业务逻辑处理
        client.business();
    }

    private void business() throws InterruptedException {
     
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
    }

    private void getChildren() throws KeeperException, InterruptedException {
     
        List<String> children = zkClient.getChildren("/servers", true);
        //存储服务器节点主机名称集合，
        List hosts = new ArrayList<String>();
        for(String child:children){
     
            byte[] data = zkClient.getData("/servers/" + child, false, null);
            hosts.add(new String(data));
        }

        //将所有在线主机名称打印到控制台
        System.out.println(hosts);
    }

    private String connectString = "hadoop102:2181,hadoop103:2181,hadoop104:2181";
    private int sessionTimeout = 2000;
    private ZooKeeper zkClient;

    private void getConnect() throws IOException {
     
        zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() {
     
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
     
                try {
     
                    getChildren();
                } catch (KeeperException e) {
     
                    e.printStackTrace();
                } catch (InterruptedException e) {
     
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }
}

企业面试真题

Zookeeper选举机制

半数机制

Zookeeper的部署方式有几种？都有哪些？集群最少需要几台机器？

部署方式：单机模式和集群模式

角色：Leader和Follower

集群最少需要3台机器

常用命令：

ls create get delete set