分布式服务框架——ZooKeeper

Zookeeper

Zookeeper 是 Apache 的一个分布式服务框架
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
简单来说 zookeeper=文件系统+监听通知机制

存储结构

在ZooKeeper中，znode是一个跟Unix文件系统路径相似的节点，可以向节点存储数据或者获取数据。Zookeeper 底层是一套数据结构。这个存储结构是一个树形结构，其上的每一个节点， 我们称之为“znode” Zookeeper 中的数据是按照“树”结构进行存储的。而且 znode 节点还分为 4 中不同 的类型。每一个 znode 默认能够存储 1MB 的数据**（对于记录状态性质的数据来说，够了）**

Znode节点类型

• PERSISTENT-持久化目录节点：客户端与zookeeper断开后，该节点依旧存在
• PERSISTENT_SEQUENTIAL-持久化顺序编号目录节点：在PERSISTENT节点的基础上，还给该节点名称进行顺序编号
• EPHEMERAL-临时目录节点：客户端与zookeeper断开后，该节点被删除
• EPHEMERAL-SEAUENTIAL-临时目录节点在EPHEMEEAL节点的基础上，还给该节点名称进行顺序编号

监听通知机制

ZooKeeper是使用观察者设计模式来设计的
当客户端注册监听它关心的目录节点时，当目录节点发生变化（数据改变、被删除、子目录节点增加删除）时，ZooKeeper会通知客户端

安装ZooKeeper

在使用ZooKeeper之前，Linux系统中需要有jdk环境，在这里我就不过多赘述了。

[root@localhost temp]# tar -zxf zookeeper-3.6.0.tar.gz 
[root@localhost temp]# cp zookeeper-3.6.0 /usr/local/zookeeper -r

ZooKeeper目录结构

1. bin：放置运行脚本和工具脚本
2. conf：zookeeper默认读取配置的目录里面会有默认的配置文件
3. docs：zookeeper相关的文档
4. lib：zookeeper核心的jar
5. logs：zookeeper日志
6. data：zookeeper数据存放的位置，但需要自己创建

配置ZooKeeper

ZooKeeper在启动时默认的去conf目录下去查找一个名称为zoo.cfg的配置文件。但是conf目录中没有这个文件，只有zoo_sample.cfg，顾名思义，这就是要寻找的zoo.cfg文件的模板。我们需要基于该文件配置zoo.cfg

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vim zoo.cfg

其中的

• datadir：data文件夹的绝对路径，需要根据自己data的实际路径进行修改
• clientPort：要监听的端口号，默认是2181，单个zookeeper时可不做修改

启动ZooKeeper

下述命令皆是在bin目录下执行

• 默认加载配置文件：./zkServer.sh start：默认会去conf目录下加载zoo.cfg配置文件
• 指定加载配置文件：./zkServer.sh start 配置文件的路径

停止ZooKeeper

./zkServer.sh stop

查看ZooKeeper状态

./zkServer.sh status

使用客户端连接单机版

• ./zkClient.sh：默认连接地址为本机地址，默认端口2181
• ./zkClient.sh -server ip:port：连接指定ip和端口
  用第一种方式实现的功能用第二种方式实现：

./zkClient.sh -server 192.168.126.168:2181

ZooKeeper集群

ZooKeeper集群中的角色

• leader：负责进行发现投票和决议，更新系统状态
• follower：Follower用于接收客户请求并向客户端返回结果，在选主过程中参加投票
• observer：Observer可以接收客户端连接，将写请求转发给leader节点。但Observer不参加投票过程，只同步leader的状态。Observer的目的是为了拓展系统，提高读取速度
• client：请求发起方

集群安装

创建一个zookeepercluster文件夹，然后复制三份zookeeper，如下

修改三个zookeeper的zoo.cfg文件，如下：

其中

• datadir输入对应的data路径
• clientPort：由于有三个zookeeper，所以分别填2181、2182、2183即可
• server部分：server.标识:ip:2881:2883，有几个zookeeper就要填几行，但是不同的zoo.cfg文件都是一样的

注意：server.标识：后面的标识是代表不同zookeeper文件，故集群时需要在不同zookeeper的data中创建myid文件，如下：

快捷方法：
在zookeepercluster路径下

echo 1 >> zookeeper01/data/myid
echo 2 >> zookeeper02/data/myid
echo 3 >> zookeeper03/data/myid

1、2、3就对应我截图里面的标识，还有就是如果没有对应的myid，会自动创建myid
此时，一个zookeeper集群就配置好了。
但是这样子需要一个个zookeeper启动，再一个个zookeeper是不是很麻烦。为了不那么麻烦，我们可以把这些命令写成sh文件

vim startall.sh

再将这几个命令写进去

输入:wq保存
同理，我们也可以写一个shutdown.sh文件停止zookeeper运行

但是这样子的话，这个sh文件还不能执行，那就用liunx命令给其添加权限

chomd 777 startall.sh
chomd 777 shutdown.sh

此时就可以大功告成了。

启动集群

关闭集群

连接集群

可以使用任意一个客户端连接

./zkClient -server 192.168.126.128:2181

ZooKeeper常用命令

• ls：查看子节点

ls /path

使用 ls 命令查看 zookeeper 中的内容。在 ZooKeeper 控制台客户端中，没有默认列表功 能，必须指定要列表资源的位置

• create：创建Znode节点

create [-e] [-s] /path [data]

加-e表示是临时节点，-s表示需要进行顺便编号，/path表示要创建的节点，data表示该节点的值，以上带[]的都表示可选参数

• get：获取对应节点的值

get [-s] /path

-s 表示是否查看详细信息

• set：添加或修改节点的值

set /path [data]

• delete：删除节点

delete /path

Java操作ZooKeeper

添加pom依赖

 org.apache.zookeeper
  zookeeper 
3.6.0 

public class ZnodeDemo implements Watcher {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, KeeperException, IOException {
        ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper("192.168.126.128:2181,192.168.126.128:2182,192.168.126.128:2183",150000,new ZnodeDemo());

        //创建Znode
        String path = zooKeeper.create("/lanh/try","ni".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL);
        System.out.println(path);

        //获取指定节点的数据
        byte[] data = zooKeeper.getData("/lanh/try0000000002",new ZnodeDemo(),new Stat());
        System.out.println(new String(data));

        //获取指定节点中所有子节点中的数据
        List<String> list  = zooKeeper.getChildren("/lanh",new ZnodeDemo());
        for (String s:list){
            System.out.println(new String(zooKeeper.getData("/lanh/"+s,new ZnodeDemo(),new Stat())));
        }

        //设置节点值，-1表示所有版本
        Stat stat = zooKeeper.setData("/lanh/try0000000002","get it a try".getBytes(),-1);
        System.out.println(stat);

        //删除节点值
        zooKeeper.delete("/lanh/try0000000001",-1);
    }

    @Override
    public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
        if(watchedEvent.getState()==Event.KeeperState.SyncConnected){
            System.out.println("连接成功");
        }
    }
}

使用 Zookeeper 作为注册中心实现 RPC

RMI的API介绍

• Remote接口
  java.rmi.Remote定义了此接口为远程调用接口，如果接口被外部调用，需要继承此接口
• RemoteException类
  java.rmi.RemoteException类
  继承了Remote接口的接口，如果方法是允许被远程调用，需要抛出此异常
• UnicastRemoteObject类
  java.rmi.UnicastRemoteObject
  此类实现了Remote接口和Serializable接口
  自定义接口实现类除了实现自定义接口，还需继承此类
• LocateRegistry
  java.rmi.registry.LocateRegistry
  可以通过LocateRegistry，通过特定的端口就可以访问这个Registry
• Naming类
  java.rmi.Naming
  Naming定义了发布内容可访问RMI名称。也是通过Naming获取到指定的远程方法

pom依赖

 org.apache.zookeeper
  zookeeper 
3.6.0 

自定义接口

import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;

public interface UsersService extends Remote {
    String findUsers(String str) throws RemoteException;
}

自定义接口实现类

import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;

/**
 * @Author Lanh
 **/
public class UsersServiceImpl extends UnicastRemoteObject implements UsersService {
    public UsersServiceImpl() throws RemoteException {
    }

    public String findUsers(String str) throws RemoteException {
        return "Hello zookeeper "+str;
    }
}

服务端

import org.apache.zookeeper.*;


import java.io.IOException;
import java.rmi.AlreadyBoundException;
import java.rmi.Naming;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;

/**
 * @Author Lanh
 **/
public class ServerDemo implements Watcher {
    public static void main(String[] args) throws IOException, AlreadyBoundException, InterruptedException, KeeperException {
        UsersService usersService = new UsersServiceImpl();
        LocateRegistry.createRegistry(8888);
        String url = "rmi://localhost:8888/user";
        Naming.bind(url,usersService);

        //将url信息放到Znode中
        ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper("192.168.126.128:2181,192.168.126.128:2182,192.168.126.128:2183",150000,new ServerDemo());
        zooKeeper.delete("/lanh/service",-1);
        zooKeeper.create("/lanh/service",url.getBytes(),ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.PERSISTENT);
        System.out.println("服务发布成功");
    }

    public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
        if (watchedEvent.getState()==Event.KeeperState.SyncConnected){
            System.out.println("连接成功");
        }
    }
}

客户端模块

也要有对应的接口

package com.lanh.service;
public interface UsersService{
    String findUsers(String str);
}

import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;

import java.io.IOException;
import java.rmi.Naming;
import java.rmi.NotBoundException;

/**
 * @Author Lanh
 **/
public class ClientDemo implements Watcher {
    public static void main(String[] args) throws IOException, NotBoundException, InterruptedException, KeeperException {
        ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper("192.168.126.128:2181,192.168.126.128:2182,192.168.126.128:2183",150000,new ClientDemo());
        byte[] bytes = zooKeeper.getData("/lanh/service",new ClientDemo(),null);
        String url = new String(bytes);
        UsersService usersService = (UsersService) Naming.lookup(url);
        String result = usersService.findUsers("Lanh");
        System.out.println(result);
    }

    public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
        if (watchedEvent.getState()==Event.KeeperState.SyncConnected){
            System.out.println("连接成功");
        }
    }
}

至此结束，也欢迎大家来讨论