zookeeper基础篇

1、什么是zookeeper

文档 https://zookeeper.apache.org/

官方文档上这么解释zookeeper，它是一个分布式协调框架，是Apache Hadoop 的一个子项目，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。

zookeeper的两个核心概念：文件系统数据结构 + 监听通知机制

1.1、文件系统数据结构
 

每个子目录项都被称作为 znode(目录节点)，和文件系统类似，我们能够自由的增加、删除znode，在一个znode下增加、删除子znode。有四种类型的znode：

1、PERSISTENT-持久化目录节点

客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只要不手动删除该节点，他将永远存在

2、 PERSISTENT_SEQUENTIAL-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

3、EPHEMERAL-临时目录节点

客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除。和sessionId绑定，如果到了过期时间，就会被删除。通过心跳机制，进行探活，这样就保证了客户端和服务端之间是长连接。

4、EPHEMERAL_SEQUENTIAL-临时顺序编号目录节点

客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

2.2、监听通知机制

客户端注册监听它关心的任意节点，或者目录节点及递归子目录节点

1. 如果注册的是对某个节点的监听，则当这个节点被删除，或者被修改时，对应的客户端将被通知

2. 如果注册的是对某个目录的监听，则当这个目录有子节点被创建，或者有子节点被删除，对应的客户端将被通知

3. 如果注册的是对某个目录的递归子节点进行监听，则当这个目录下面的任意子节点有目录结构的变化（有子节点被创建，或被删除）或者根节点有数据变化时，对应的客户端将被通知。

注意：所有的通知都是一次性的，及无论是对节点还是对目录进行的监听，一旦触发，对应的监听即被移除。递归子节点，监听是对所有子节点的，所以，每个子节点下面的事件同样只会被触发一次。

3. Zookeeper 实战

3.1. zookeeper安装

Step1：配置JAVA环境，检验环境：

java -version

Step2: 下载解压 zookeeper

wget https://mirror.bit.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.5.8/apache-zookeeper-3.5.8-bin.tar.gz tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.8-bin.tar.gz cd apache-zookeeper-3.5.8-bin

Step3: 重命名配置文件 zoo_sample.cfg

cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

Step4: 启动zookeeper

# 可以通过 bin/zkServer.sh 来查看都支持哪些参数 bin/zkServer.sh start conf/zoo.cfg

Step5: 检测是否启动成功

echo stat | nc 192.168.109.200 // 前提是配置文件中中讲 stat 四字命令设置了了白名单 如： 4lw.commands.whitelist=stat

Step6: 连接服务器

bin/zkCli.sh -server ip:port

命令实战：

输入命令 help 查看zookeeper所支持的所有命令：

可以通过命令在机器上实践一下。

 

 

4. Zookeeper 的 ACL 权限控制( Access Control List )

Zookeeper 的ACL 权限控制,可以控制节点的读写操作,保证数据的安全性，Zookeeper ACL 权限设置分为 3 部分组成，分别是：权限模式（Scheme）、授权对象（ID）、权限信息（Permission）。最终组成一条例如“scheme:id:permission”格式的 ACL 请求信息。下面我们具体看一下这 3 部分代表什么意思：

Scheme（权限模式）：用来设置 ZooKeeper 服务器进行权限验证的方式。ZooKeeper 的权限验证方式大体分为两种类型：

 

一种是范围验证。所谓的范围验证就是说 ZooKeeper 可以针对一个 IP 或者一段 IP 地址授予某种权限。比如我们可以让一个 IP 地址为“ip：192.168.0.110”的机器对服务器上的某个数据节点具有写入的权限。或者也可以通过“ip:192.168.0.1/24”给一段 IP 地址的机器赋权。

 

另一种权限模式就是口令验证，也可以理解为用户名密码的方式。在 ZooKeeper 中这种验证方式是 Digest 认证，而 Digest 这种认证方式首先在客户端传送“username:password”这种形式的权限表示符后，ZooKeeper 服务端会对密码 部分使用 SHA-1 和 BASE64 算法进行加密，以保证安全性。

还有一种Super权限模式, Super可以认为是一种特殊的 Digest 认证。具有 Super 权限的客户端可以对 ZooKeeper 上的任意数据节点进行任意操作。

 

授权对象（ID）

授权对象就是说我们要把权限赋予谁，而对应于 4 种不同的权限模式来说，如果我们选择采用 IP 方式，使用的授权对象可以是一个 IP 地址或 IP 地址段；而如果使用 Digest 或 Super 方式，则对应于一个用户名。如果是 World 模式，是授权系统中所有的用户。

 

权限信息（Permission）

权限就是指我们可以在数据节点上执行的操作种类，如下所示：在 ZooKeeper 中已经定义好的权限有 5 种：

数据节点（c: create）创建权限，授予权限的对象可以在数据节点下创建子节点；

数据节点（w: wirte）更新权限，授予权限的对象可以更新该数据节点；

数据节点（r: read）读取权限，授予权限的对象可以读取该节点的内容以及子节点的列表信息；

数据节点（d: delete）删除权限，授予权限的对象可以删除该数据节点的子节点；

数据节点（a: admin）管理者权限，授予权限的对象可以对该数据节点体进行 ACL 权限设置。

 

命令：

getAcl：获取某个节点的acl权限信息

setAcl：设置某个节点的acl权限信息

addauth: 输入认证授权信息，相当于注册用户信息，注册时输入明文密码，zk将以密文的形式存储

可以通过系统参数zookeeper.skipACL=yes进行配置，默认是no,可以配置为true, 则配置过的ACL将不再进行权限检测

生成授权ID的两种方式:

a.代码生成ID:

@Test public void generateSuperDigest() throws NoSuchAlgorithmException { String sId = DigestAuthenticationProvider.generateDigest("gj:test"); System.out.println(sId);// gj:X/NSthOB0fD/OT6iilJ55WJVado= }

b.在xshell 中生成

echo -n : | openssl dgst -binary -sha1 | openssl base64

设置ACL有两种方式

 

节点创建的同时设置ACL

create [-s] [-e] [-c] path [data] [acl]

create /zk-node datatest digest:gj:X/NSthOB0fD/OT6iilJ55WJVado=:cdrwa

或者用setAcl 设置

setAcl /zk-node digest:gj:X/NSthOB0fD/OT6iilJ55WJVado=:cdrwa

 

添加授权信息后，不能直接访问，直接访问将报如下异常

get /zk-node 异常信息: org.apache.zookeeper.KeeperException$NoAuthException: KeeperErrorCode = NoAuth for /zk-node

 

访问前需要添加授权信息

addauth digest gj:test get /zk-node datatest

 

另一种授权模式： auth 明文授权

使用之前需要先

addauth digest username:password 注册用户信息，后续可以直接用明文授权

如：

addauth digest u100:p100 create /node-1 node1data auth:u100:p100:cdwra 这是u100用户授权信息会被zk保存，可以认为当前的授权用户为u100 get /node-1 node1data

 

 

IP授权模式：

setAcl /node-ip ip:192.168.109.128:cdwra create /node-ip data ip:192.168.109.128:cdwra

多个指定IP可以通过逗号分隔， 如 setAcl /node-ip ip:IP1:rw,ip:IP2:a

Super 超级管理员模式

这是一种特殊的Digest模式， 在Super模式下超级管理员用户可以对Zookeeper上的节点进行任何的操作。

需要在启动了上通过JVM 系统参数开启：

DigestAuthenticationProvider中定义 -Dzookeeper.DigestAuthenticationProvider.superDigest=super:

 

5. ZooKeeper 内存数据和持久化

 

Zookeeper数据的组织形式为一个类似文件系统的数据结构，而这些数据都是存储在内存中的，所以我们可以认为，Zookeeper是一个基于内存的小型数据库

内存中的数据：

public class DataTree { private final ConcurrentHashMap nodes = new ConcurrentHashMap(); private final WatchManager dataWatches = new WatchManager(); private final WatchManager childWatches = new WatchManager();

 

DataNode 是Zookeeper存储节点数据的最小单位

public class DataNode implements Record { byte data[]; Long acl; public StatPersisted stat; private Set children = null;

 

数据快照

数据快照用于记录Zookeeper服务器上某一时刻的全量数据，并将其写入到指定的磁盘文件中。

可以通过配置snapCount配置每间隔事务请求个数，生成快照，数据存储在dataDir 指定的目录中，

可以通过如下方式进行查看快照数据（ 为了避免集群中所有机器在同一时间进行快照，实际的快照生成时机为事务数达到 [snapCount/2 + 随机数(随机数范围为1 ~ snapCount/2 )] 个数时开始快照）

java -classpath .:slf4j-api-1.7.25.jar:zookeeper-3.5.8.jar:zookeeper-jute-3.5.8.jar org.apache.zookeeper.server.SnapshotFormatter /usr/local/zookeeper/apache-zookeeper-3.5.8-bin/data-dir/version-2/snapshot.0

 

快照事务日志文件名为： snapshot.<当时最大事务ID>，日志满了即进行下一次事务日志文件的创建

话外音：有了事务日志，为啥还要快照数据？

快照数据主要时为了快速恢复， 事务日志文件是每次事务请求都会进行追加的操作，而快照是达到某种设定条件下的内存全量数据。所以通常快照数据是反应当时内存数据的状态。事务日志是更全面的数据，所以恢复数据的时候，可以先恢复快照数据，再通过增量恢复事务日志中的数据即可。

以上就是zookeeper的基础知识了，如果你还不够理解，那就开始动手，下载zk实战吧！

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