zookeeper基本讲解（Java版，真心不错）
1. 概述
Zookeeper是Hadoop的一个子项目，它是分布式系统中的协调系统，可提供的服务主要有：配置服务、名字服务、分布式同步、组服务等。
它有如下的一些特点：
- 简单
Zookeeper的核心是一个精简的文件系统，它支持一些简单的操作和一些抽象操作，例如，排序和通知。
- 丰富
Zookeeper的原语操作是很丰富的，可实现一些协调数据结构和协议。例如，分布式队列、分布式锁和一组同级别节点中的“领导者选举”。
- 高可靠
Zookeeper支持集群模式，可以很容易的解决单点故障问题。
- 松耦合交互
不同进程间的交互不需要了解彼此，甚至可以不必同时存在，某进程在zookeeper中留下消息后，该进程结束后其它进程还可以读这条消息。
- 资源库
Zookeeper实现了一个关于通用协调模式的开源共享存储库，能使开发者免于编写这类通用协议。
2. ZooKeeper的安装
- 独立模式安装
Zookeeper的运行环境是需要java的，建议安装oracle的java6.
可去官网下载一个稳定的版本，然后进行安装：http://zookeeper.apache.org/
解压后在zookeeper的conf目录下创建配置文件zoo.cfg，里面的配置信息可参考统计目录下的zoo_sample.cfg文件，我们这里配置为：
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tickTime=
2000
initLimit=
10
syncLimit=
5
dataDir=/opt/zookeeper-data/
clientPort=
2181
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tickTime：指定了ZooKeeper的基本时间单位（以毫秒为单位）；
initLimit：指定了启动zookeeper时，zookeeper实例中的随从实例同步到领导实例的初始化连接时间限制，超出时间限制则连接失败（以tickTime为时间单位）；
syncLimit：指定了zookeeper正常运行时，主从节点之间同步数据的时间限制，若超过这个时间限制，那么随从实例将会被丢弃；
dataDir：zookeeper存放数据的目录；
clientPort：用于连接客户端的端口。
- 启动一个本地的ZooKeeper实例
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% zkServer.sh start
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检查ZooKeeper是否正在运行
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echo ruok | nc localhost
2181
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若是正常运行的话会打印“imok”。
3. ZooKeeper监控
- 远程JMX配置
默认情况下，zookeeper是支持本地的jmx监控的。若需要远程监控zookeeper，则需要进行进行如下配置。
默认的配置有这么一行：
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ZOOMAIN=
"-Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=$JMXLOCALONLY org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain"
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咱们在$JMXLOCALONLY后边添加jmx的相关参数配置：
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ZOOMAIN="-Dcom.sun.management.jmxremote
-Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=$JMXLOCALONLY
-Djava.rmi.server.hostname=
192.168
.
1.8
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=
1911
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=
false
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=
false
org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain"
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这样就可以远程监控了，可以用jconsole.exe或jvisualvm.exe等工具对其进行监控。
- 身份验证
这里没有配置验证信息，如果需要请参见我的博文jvisualvm远程监控tomcat：http://www.cnblogs.com/leocook/p/jvisualvmandtomcat.html
4. Zookeeper的存储模型
Zookeeper的数据存储采用的是结构化存储，结构化存储是没有文件和目录的概念，里边的目录和文件被抽象成了节点（node），zookeeper里可以称为znode。Znode的层次结构如下图：
最上边的是根目录，下边分别是不同级别的子目录。
5. Zookeeper客户端的使用
- zkCli.sh
可使用./zkCli.sh -server localhost来连接到Zookeeper服务上。
使用ls /可查看根节点下有哪些子节点，可以双击Tab键查看更多命令。
- Java客户端
可创建org.apache.zookeeper.ZooKeeper对象来作为zk的客户端，注意，java api里创建zk客户端是异步的，为防止在客户端还未完成创建就被使用的情况，这里可以使用同步计时器，确保zk对象创建完成再被使用。
- C客户端
可以使用zhandle_t指针来表示zk客户端，可用zookeeper_init方法来创建。可在ZK_HOME\src\c\src\ cli.c查看部分示例代码。
6. Zookeeper创建Znode
Znode有两种类型：短暂的和持久的。短暂的znode在创建的客户端与服务器端断开（无论是明确的断开还是故障断开）连接时，该znode都会被删除；相反，持久的znode则不会。
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public
class
CreateGroup
implements
Watcher{
private
static
final
int
SESSION_TIMEOUT =
1000
;
//会话延时
private
ZooKeeper zk =
null
;
private
CountDownLatch countDownLatch =
new
CountDownLatch(
1
);
//同步计数器
public
void
process(WatchedEvent event) {
if
(event.getState() == KeeperState.SyncConnected){
countDownLatch.countDown();
//计数器减一
}
}
/**
* 创建zk对象
* 当客户端连接上zookeeper时会执行process(event)里的countDownLatch.countDown()，计数器的值变为0，则countDownLatch.await()方法返回。
* @param hosts
* @throws IOException
* @throws InterruptedException
*/
public
void
connect(String hosts)
throws
IOException, InterruptedException {
zk =
new
ZooKeeper(hosts, SESSION_TIMEOUT,
this
);
countDownLatch.await();
//阻塞程序继续执行
}
/**
* 创建group
*
* @param groupName 组名
* @throws KeeperException
* @throws InterruptedException
*/
public
void
create(String groupName)
throws
KeeperException, InterruptedException {
String path =
"/"
+ groupName;
String createPath = zk.create(path,
null
, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE
/*允许任何客户端对该znode进行读写*/
, CreateMode.PERSISTENT
/*持久化的znode*/
);
System.out.println(
"Created "
+ createPath);
}
/**
* 关闭zk
* @throws InterruptedException
*/
public
void
close()
throws
InterruptedException {
if
(zk !=
null
){
try
{
zk.close();
}
catch
(InterruptedException e) {
throw
e;
}
finally
{
zk =
null
;
System.gc();
}
}
}
}
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这里我们使用了同步计数器CountDownLatch，在connect方法中创建执行了zk = new ZooKeeper(hosts, SESSION_TIMEOUT, this);之后，下边接着调用了CountDownLatch对象的await方法阻塞，因为这是zk客户端不一定已经完成了与服务端的连接，在客户端连接到服务端时会触发观察者调用process()方法，我们在方法里边判断一下触发事件的类型，完成连接后计数器减一，connect方法中解除阻塞。
还有两个地方需要注意：这里创建的znode的访问权限是open的，且该znode是持久化存储的。
测试类如下：
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public
class
CreateGroupTest {
private
static
String hosts =
"192.168.1.8"
;
private
static
String groupName =
"zoo"
;
private
CreateGroup createGroup =
null
;
/**
* init
* @throws InterruptedException
* @throws KeeperException
* @throws IOException
*/
@Before
public
void
init()
throws
KeeperException, InterruptedException, IOException {
createGroup =
new
CreateGroup();
createGroup.connect(hosts);
}
@Test
public
void
testCreateGroup()
throws
KeeperException, InterruptedException {
createGroup.create(groupName);
}
/**
* 销毁资源
*/
@After
public
void
destroy() {
try
{
createGroup.close();
createGroup =
null
;
System.gc();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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由于zk对象的创建和销毁代码是可以复用的，所以这里我们把它分装成了接口：
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/**
* 连接的观察者，封装了zk的创建等
* @author leo
*
*/
public
class
ConnectionWatcher
implements
Watcher {
private
static
final
int
SESSION_TIMEOUT =
5000
;
protected
ZooKeeper zk =
null
;
private
CountDownLatch countDownLatch =
new
CountDownLatch(
1
);
public
void
process(WatchedEvent event) {
KeeperState state = event.getState();
if
(state == KeeperState.SyncConnected){
countDownLatch.countDown();
}
}
/**
* 连接资源
* @param hosts
* @throws IOException
* @throws InterruptedException
*/
public
void
connection(String hosts)
throws
IOException, InterruptedException {
zk =
new
ZooKeeper(hosts, SESSION_TIMEOUT,
this
);
countDownLatch.await();
}
/**
* 释放资源
* @throws InterruptedException
*/
public
void
close()
throws
InterruptedException {
if
(
null
!= zk) {
try
{
zk.close();
}
catch
(InterruptedException e) {
throw
e;
}
finally
{
zk =
null
;
System.gc();
}
}
}
}
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7. Zookeeper删除Znode
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/**
* 删除分组
* @author leo
*
*/
public
class
DeleteGroup
extends
ConnectionWatcher {
public
void
delete(String groupName) {
String path =
"/"
+ groupName;
try
{
List<String> children = zk.getChildren(path,
false
);
for
(String child : children){
zk.delete(path +
"/"
+ child, -
1
);
}
zk.delete(path, -
1
);
//版本号为-1，
}
catch
(KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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zk.delete(path,version)方法的第二个参数是znode版本号，如果提供的版本号和znode版本号一致才会删除这个znode，这样可以检测出对znode的修改冲突。通过将版本号设置为-1，可以绕过这个版本检测机制，无论znode的版本号是什么，都会直接将其删除。
测试类：
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public
class
DeleteGroupTest {
private
static
final
String HOSTS =
"192.168.1.137"
;
private
static
final
String groupName =
"zoo"
;
private
DeleteGroup deleteGroup =
null
;
@Before
public
void
init()
throws
IOException, InterruptedException {
deleteGroup =
new
DeleteGroup();
deleteGroup.connection(HOSTS);
}
@Test
public
void
testDelete()
throws
IOException, InterruptedException, KeeperException {
deleteGroup.delete(groupName);
}
@After
public
void
destroy()
throws
InterruptedException {
if
(
null
!= deleteGroup){
try
{
deleteGroup.close();
}
catch
(InterruptedException e) {
throw
e;
}
finally
{
deleteGroup =
null
;
System.gc();
}
}
}
}
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8. Zookeeper的相关操作
ZooKeeper中共有9中操作：
create：创建一个znode
delete：删除一个znode
exists：测试一个znode
getACL，setACL：获取/设置一个znode的ACL（权限控制）
getChildren：获取一个znode的子节点
getData，setData：获取/设置一个znode所保存的数据
sync：将客户端的znode视图与ZooKeeper同步
这里更新数据是必须要提供znode的版本号（也可以使用-1强制更新，这里可以执行前通过exists方法拿到znode的元数据Stat对象，然后从Stat对象中拿到对应的版本号信息），如果版本号不匹配，则更新会失败。因此一个更新失败的客户端可以尝试是否重试或执行其它操作。
9. ZooKeeper的API
ZooKeeper的api支持多种语言，在操作时可以选择使用同步api还是异步api。同步api一般是直接返回结果，异步api一般是通过回调来传送执行结果的，一般方法中有某参数是类AsyncCallback的内部接口，那么该方法应该就是异步调用，回调方法名为processResult。
10. 观察触发器
可以对客户端和服务器端之间的连接设置观察触发器（后边称之为zookeeper的状态观察触发器），也可以对znode设置观察触发器。
- 状态观察器
zk的整个生命周期如下：
可在创建zk对象时传入一个观察器，在完成CONNECTING状态到CONNECTED状态时，观察器会触发一个事件，该触发的事件类型为NONE，通过event.getState()方法拿到事件状态为SyncConnected。有一点需要注意的就是，在zk调用close方法时不会触发任何事件，因为这类的显示调用是开发者主动执行的，属于可控的，不用使用事件通知来告知程序。这一块在下篇博文还会详细解说。
- 设置znode的观察器
可以在读操作exists、getChildren和getData上设置观察，在执行写操作create、delete和setData将会触发观察事件，当然，在执行写的操作时，也可以选择是否触发znode上设置的观察器，具体可查看相关的api。
当观察的znode被创建、删除或其数据被更新时，设置在exists上的观察将会被触发；
当观察的znode被删除或数据被更新时，设置在getData上的观察将会被触发；
当观察的znode的子节点被创建、删除或znode自身被删除时，设置在getChildren上的观察将会被触发，可通过观察事件的类型来判断被删除的是znode还是它的子节点。
对于NodeCreated和NodeDeleted根据路径就能发现是哪个znode被写；对于NodeChildrenChanged可根据getChildren来获取新的子节点列表。
注意：在收到收到触发事件到执行读操作之间，znode的状态可能会发生状态，这点需要牢记。
至此，编写简单的zookeeper应该是可以的了，下篇博文咱们来深入探讨zookeeper的相关知识。
参考地址：http://zookeeper.apache.org/doc/r3.4.6/
参考地址：http://www.sxt.cn/u/756/blog/5071
参考书籍：《hadoop权威指南》