模拟实现一个基于zookeeper怎么解决单点故障

模拟实现一个基于zookeeper怎么解决单点故障的案例。
单点故障问题，在分布式系统中是一个很有可能发生的场景，比如说在Hadoop2.x之前的HDFS的NameNode和MapReduce的JobTracker的单点故障，当然这个问题已经在Hadoop2.x中得到解决，解决的方式，大部分是基于Zookeeper来实现的。另外一个例子，在Hbase中的Hmaster的单点问题，也是使用Zookeeper解决的。

下面，我们先来看下，简单的实现图：

 

 

总结流程如下：

序号

描述

1

创捷父节点类型为Persistent

2

创捷子节点类型为ephemeral + sequential

3

客户端启动时创建子节点

4

序列号最小的子节点选为master，其他子节点都是slave

5

每个slave侦听序列号比它小的子节点中最大的子节点的NodeDeleted事件

6

一旦NodeDeleted事件被触发，该slave客户端会重新选定侦听对象，如果不存在可侦听对象，该slave自动晋升成master

代码，如下：

package com.automicswitch;

import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

import com.util.ConnectionWatcher;

/**
 * 模拟Zookeeper实现单点故障
 * 自动切换
 * @author  秦东亮
 *
 * ***/
public class Slave  implements  Watcher{

    /**
     * zk实例
     * **/
    public ZooKeeper zk;

    /**
     *  同步工具
     *
     * **/
    private CountDownLatch count=new CountDownLatch(1);

    private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;
     public Slave() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
     /**
      * hosts，
      * zookeeper的访问地址
      *
      * **/
    public Slave(String hosts) {
        try{
         zk=new ZooKeeper(hosts, 7000, new Watcher() {

            @Override
            public void process(WatchedEvent event) {
                // TODO Auto-generated method stub
                if(event.getState()==Event.KeeperState.SyncConnected){
                    count.countDown();

                }

            }
        });
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /***
     *
     * 此方法是写入数据
     * 如果不存在此节点
     * 就会新建，已存在就是
     * 更新
     *
     * **/
        public void write(String path,String value)throws Exception{

            Stat stat=zk.exists(path, false);
            if(stat==null){
                zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
            }else{

                zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);
            }

        }

         public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{

             byte[] data=zk.getData(path, watch, null);


             return new String(data,CHARSET);
         }

          SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
         public void automicSwitch()throws Exception{

             System.out.println("Master故障，Slave自动切换.......,  时间  "+f.format(new Date()));

         }

         public void startMaster(){

             System.out.println("A的Master 启动了........");
         }

public void createPersist()throws Exception{

             zk.create("/a", "主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE  , CreateMode.PERSISTENT);

             System.out.println("创建主节点成功........");


         }
         public void createTemp()throws Exception{

             zk.create("/a/b", "a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);

          System.out.println("a创建子节点成功...........");

         }

         public void check()throws Exception{
             List<String> list=zk.getChildren("/a", null);
              Collections.sort(list);
              if(list.isEmpty()){
                  System.out.println("此父路径下面没有节点");
              }else{

                  String start=list.get(0);

                  String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));
                  if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master

                      if(list.size()==1){
                          startMaster();//作为Master启动
                          }else{
                              automicSwitch();
                          }
                  }else{
                      //非当前节点
                      for(int i=0;i<list.size();i++){
                          //获取那个节点存的此客户端的模拟IP
                          String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), false, null));

                          if(temp.equals("a")){
                              //因为前面作为首位判断，所以这个出现的位置不可能是首位
                              //需要监听小节点里面的最大的一个节点
                              String watchPath=list.get(i-1);
                              System.out.println("a监听的是:  "+watchPath);

                              zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况
                              break;//结束循环
                          }

                      }

                  }


              }

         }
         public void close()throws Exception{
             zk.close();
         }

        @Override
        public void process(WatchedEvent event) {

            if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){

                //如果发现，监听的节点，挂掉了，那么就重新，进行监听
                try{
                System.out.println("注意有节点挂掉，重新调整监听策略........");
                check();
                }catch(Exception e){
                    e.printStackTrace();

                }
            }



        }


        public static void main(String[] args)throws Exception {

            Slave s=new Slave("10.2.143.5:2181");
            //s.createPersist();//创建主节点
            s.createTemp();
            s.check();
            Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
            s.close();

        }


}

package com.automicswitch;

import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

import com.util.ConnectionWatcher;

/**
 * 模拟Zookeeper实现单点故障
 * 自动切换
 * @author  秦东亮
 * 
 * ***/
public class Slave  implements  Watcher{
	
	/**
	 * zk实例
	 * **/
	public ZooKeeper zk;
	
	/**
	 *  同步工具
	 * 
	 * **/
	private CountDownLatch count=new CountDownLatch(1);
	
	private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;
	 public Slave() {
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}
	 /**
	  * hosts，
	  * zookeeper的访问地址
	  * 
	  * **/
	public Slave(String hosts) {
		try{
		 zk=new ZooKeeper(hosts, 7000, new Watcher() {
			
			@Override
			public void process(WatchedEvent event) {
				// TODO Auto-generated method stub
				if(event.getState()==Event.KeeperState.SyncConnected){
					count.countDown();
					
				}
				
			}
		});
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		}
	}
	/***
	 * 
	 * 此方法是写入数据
	 * 如果不存在此节点
	 * 就会新建，已存在就是
	 * 更新
	 * 
	 * **/
		public void write(String path,String value)throws Exception{
			
			Stat stat=zk.exists(path, false);
			if(stat==null){
				zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
			}else{
				
				zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);
			}
			
		}

		 public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{
			 
			 byte[] data=zk.getData(path, watch, null);
			 
			 
			 return new String(data,CHARSET);
		 }

		  SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
		 public void automicSwitch()throws Exception{
			 
			 System.out.println("Master故障，Slave自动切换.......,  时间  "+f.format(new Date()));
			 
		 }
		 
		 public void startMaster(){
			 
			 System.out.println("A的Master 启动了........");
		 }
		 
public void createPersist()throws Exception{
			 
			 zk.create("/a", "主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE	, CreateMode.PERSISTENT);
			 
			 System.out.println("创建主节点成功........");
			 
			 
		 }
		 public void createTemp()throws Exception{
			 
			 zk.create("/a/b", "a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
			 
		  System.out.println("a创建子节点成功...........");	 
			 
		 }
		 
		 public void check()throws Exception{
			 List<String> list=zk.getChildren("/a", null);
			  Collections.sort(list);
			  if(list.isEmpty()){
				  System.out.println("此父路径下面没有节点");
			  }else{
				  
				  String start=list.get(0);
				  
				  String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));
				  if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master
					  
					  if(list.size()==1){
						  startMaster();//作为Master启动
						  }else{
							  automicSwitch();
						  }
				  }else{
					  //非当前节点
					  for(int i=0;i<list.size();i++){
						  //获取那个节点存的此客户端的模拟IP
						  String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), false, null));
						  
						  if(temp.equals("a")){
							  //因为前面作为首位判断，所以这个出现的位置不可能是首位
							  //需要监听小节点里面的最大的一个节点
							  String watchPath=list.get(i-1);
							  System.out.println("a监听的是:  "+watchPath);
							  
							  zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况
							  break;//结束循环
						  }
						  
					  }
					  
				  }
				  
				  
			  }
			 
		 }
		 public void close()throws Exception{
			 zk.close();
		 }
		 
		@Override
		public void process(WatchedEvent event) {
			 
			if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){
				
				//如果发现，监听的节点，挂掉了，那么就重新，进行监听 
				try{
				System.out.println("注意有节点挂掉，重新调整监听策略........");
				check();
				}catch(Exception e){
					e.printStackTrace();
					
				}
			}
			
			
			
		}
	
	
		public static void main(String[] args)throws Exception {
			
			Slave s=new Slave("10.2.143.5:2181");
			//s.createPersist();//创建主节点
			s.createTemp();
			s.check();
			Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
			s.close();
			
		}
	

}

散仙起了，3个客户端，作为模拟Slave，本机上的一个eclipse，一个Myeclipse，和服务器上的一个Myeclipse来实现，模拟单点故障，自动切换的功能。
初始状态截图如下：




散仙停掉，2的监听后发生的变化，如下：


最后，散仙停掉A节点的Master，模拟Master宕机。





到此，散仙已经模拟实现了主从单点故障的自动切换，使用Zookeeper可以非常简单可靠的来完成这个功能，当然，我们在这里只是模拟的简单实现，真正的单点问题的实现，肯定要比散仙的这个要复杂的多，在这里只是提供给大家一个解决的思路