分布式篇-zookeeper

什么是Zookeeper？

ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务。它提供了分布式独享锁、选举、队列的接口。为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。其中分布锁和队列有Java和C两个版本，选举只有Java版本。

znode节点

zookeeper的数据基本单元，以树的方式呈现，每个节点都有唯一的路径，客户端基于路径上传节点数据，zookeeper收到后会实时通知监听此路径的客户端。

znode 节点类型

1. 持久节点（PERSISTENT）：默认节点类型。在节点创建后，就一直存在，直到有删除操作来主动清除这个节点，不会因为创建该节点的客户端会话失效而消失。

create /test

2. 持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）：和上面的节点类型是一致的。额外的特性是，在ZK中，每个父节点会为他的第一级子节点维护一份时序，会记录每个子节点创建的先后顺序。在创建节点过程中，ZK会自动为给定节点名加上一个数字后缀，作为新的节点名。这个数字后缀的范围是整型的最大值。适合用于分布式锁、分布式选举等场景。

#创建序号节点
create -s /test
#返回创建的实际路径
Created /test0000000001

create -s /test
#返回创建的实际路径2
Created /test0000000002

3. 临时节点（EPHEMERAL）：临时节点的生命周期和客户端会话绑定。也就是说，如果客户端会话失效，那么这个节点就会自动被清除掉。注意，这里提到的是会话失效，而非连接断开。另外，在临时节点下面不能创建子节点。适用于心跳，服务发现等场景。

create -e /temp

4. 临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）：临时节点的生命周期和客户端会话绑定。也就是说，如果客户端会话失效，那么这个节点就会自动被清除掉。注意创建的节点会自动加上编号。

create -e -s /temp/seq

节点结构

节点举例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] get /test
test
cZxid = 0x6
ctime = Mon Dec 14 11:03:43 CST 2020
mZxid = 0x14
mtime = Mon Dec 14 11:16:57 CST 2020
pZxid = 0x1c
cversion = 5
dataVersion = 3
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 4
numChildren = 1

• test：数据节点的值；
• cZxid = 0x6：创建数据节点时的事务ID；
• ctime = Mon Dec 14 11:03:43 CST 2020：创建数据节点时的时间；
• mZxid = 0x14：最后一次修改数据节点时的事务ID；
• mtime = Mon Dec 14 11:16:57 CST 2020：最后一次修改数据节点时的时间；
• pZxid = 0x1c：表示该数据节点的子节点列表最后一次修改的事务ID，添加子节点或删除子节点就会影响子节点列表，但是修改子节点的数据内容则不影响该ID（注意，只有子节点列表变更了才会变更pzxid，子节点内容变更不会影响pzxid）；
• cversion = 5：子节点版本号（子节点的更改次数），子节点每次修改版本号加1；
• dataVersion = 3：数据版本号（节点数据的更改次数），数据每次修改该版本号加1；
• aclVersion = 0：权限版本号（节点的 ACL 的更改次数），权限每次修改该版本号加1；
• ephemeralOwner = 0x0：创建该临时节点的会话的sessionID。（如果该节点是持久节点，那么这个属性值为0）；
• dataLength = 4：节点的数据长度；
• numChildren = 1：节点拥有子节点的数量（只统计直接子节点的数量）；

节点ACL权限设置

访问控制列表：Access Control List，控制资源的访问权限。权限仅对当前节点有效，不会让子节点继承。如限制了IP防问A节点，但不妨碍该IP防问A的子节点 /A/B

基于scheme:id:permission的方式进行权限控制。

• scheme：授权模式

方案	描述
world	开放模式（默认值）
ip	ip模式，指定客户端IP才能访问
auth	用户密码认证模式，只有在会话中添加了认证才可以防问
digest	与auth类似，区别在于auth用明文密码，而digest 用sha-1+base64加密后的密码。在实际使用中digest 更常见。

• id：模式对应值
• permission：权限位

权限位	权限	描述
c	CREATE	可以创建子节点
d	DELETE	可以删除子节点（仅下一级节点）
r	READ	可以读取节点数据及显示子节点列表
w	WRITE	可以设置节点数据
a	ADMIN	可以设置节点访问控制列表权限

使用场景

• 注册中心
• 分布式任务
• 分布式锁

注册中心

一个完整的注册中心涵盖以下功能特性：

• 服务注册：提供者上线时将自提供的服务提交给注册中心。
• 服务注销：通知注册心提供者下线。
• 服务订阅：动态实时接收服务变更消息。
• 可靠：注册服务本身是集群的，数据冗余存储。避免单点故障，及数据丢失。
• 容错：当服务提供者出现宕机，断电等极情况时，注册中心能够动态感知并通知客户端服务提供者的状态。

分布式任务

使用master节点跑定时任务，确保任务不会多节点重复执行，master节点由zookeeper选举而出。

参考分布式环境下定时任务单点运行方案三。

分布式锁

一些简单的做法是使用 关系型数据行级锁来实现不同进程之间的互斥，但大型分布式系统的性能瓶颈往往集中在数据库操作上。为了提高性能得采用如Redis、Zookeeper之内的组件实现分布式锁。

• 共享锁：也称作只读锁，当一方获得共享锁之后，其它方也可以获得共享锁。但其只允许读取。在共享锁全部释放之前，其它方不能获得写锁。
• 排它锁：也称作读写锁，获得排它锁后，可以进行数据的读写。在其释放之前，其它方不能获得任何锁。

实用命令

1. 创建持久节点

create /test

2. 创建持久顺序节点

create -s /test

3. 创建临时节点

create -e /temp

4. 创建临时顺序节点

create -e -s /temp

5. 查看节点信息

stat /test
## 查看并监听节点信息变化
stat -w /test

6. 设置节点数据

set /test "test"

7. 查看节点数据

get /test
##查看并监听节点数据变化
get -w /test

8. 删除节点

##不存在子节点
delete /test
##存在子节点
deleteall /test

9. 查看子节点

ls /test
## 查看子节点及监听子节点变化
ls -w /test

8. 打印/关闭监听事件

## 打印
printwatches on
## 关闭
printwatches off

9. 查看历史命令

history

10. 重复执行历史命令

## cmdno为`history`命令中的命令编号
redo cmdno

11. 查看权限

getAcl /test

12. 添加认证用户

addauth digest user1:password1

13. 修改权限

## world，world模式中anyone是唯一的id值,表示所有人
set /test world:anyone:raw
## ip
set /test ip:127.0.0.1:cdrwa
## auth
setAcl /test auth:user1:password1:cdrwa
## digest
setAcl /path auth:user1:password1:cdrwa

14. 生成digest需要的密文

echo -n <用户名>:<密码> | openssl dgst -binary -sha1 | openssl base64