ZooKeeper开发分布式系统，动态服务上下线感知

什么是ZooKeeper

ZooKeeper是一个分布式开源框架，提供了协调分布式应用的基本服务，它向外部应用暴露一组通用服务——分布式同步（Distributed Synchronization）、命名服务（Naming Service）、集群维护（Group Maintenance）等，简化分布式应用协调及其管理的难度，提供高性能的分布式服务。ZooKeeper本身可以以单机模式安装运行，不过它的长处在于通过分布式ZooKeeper集群（一个Leader，多个Follower），基于一定的策略来保证ZooKeeper集群的稳定性和可用性，从而实现分布式应用的可靠性。

Zookeeper简介

1. ZooKeeper是为别的分布式程序服务的
2. ZooKeeper本身就是一个分布式程序（只要有半数以上节点存活，ZooKeeper就能正常服务）
3. ZooKeeper所提供的服务涵盖：主从协调、服务器节点动态上下线、统一配置管理、分布式共享锁、统> 一名称服务等
4. 虽然说可以提供各种服务，但是ZooKeeper在底层其实只提供了两个功能：
5. 管理（存储，读取）用户程序提交的数据（类似namenode中存放的metadata）
6. 为用户程序提供数据节点监听服务

ZooKeeper应用场景图

ZooKeeper集群机制

ZooKeeper集群的角色： Leader 和 follower

只要集群中有半数以上节点存活，集群就能提供服务。

ZooKeeper特性

1. ZooKeeper：一个leader，多个follower组成的集群
2. 全局数据一致：每个server保存一份相同的数据副本，client无论连接到哪个server，数据都是一致的
3. 分布式读写，更新请求转发，由leader实施
4. 更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行
5. 数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败
6. 实时性，在一定时间范围内，client能读到最新数据

ZooKeeper的数据存储机制

数据存储形式

ZooKeeper中对用户的数据采用kv形式存储。 如果你想和更多ZooKeeper技术专家交流，可以加我微信liyingjiese，备注『加群』。群里每周都有全球各大公司的最佳实践以及行业最新动态 。

只是ZooKeeper有点特别：

key：是以路径的形式表示的，那就以为着，各key之间有父子关系，比如：

• / 是顶层key
• 用户建的key只能在/ 下作为子节点，比如建一个key： /aa 这个key可以带value数据
• 也可以建一个key： /bb
• 也可以建key： /aa/xx

ZooKeeper中，对每一个数据key，称作一个znode

综上所述，ZooKeeper中的数据存储形式如下：

znode类型

ZooKeeper中的znode有多种类型：

1. PERSISTENT 持久的：创建者就算跟集群断开联系，该类节点也会持久存在与zk集群中
2. EPHEMERAL 短暂的：创建者一旦跟集群断开联系，zk就会将这个节点删除
3. SEQUENTIAL 带序号的：这类节点，zk会自动拼接上一个序号，而且序号是递增的

组合类型：

• PERSISTENT ：持久不带序号
• EPHEMERAL ：短暂不带序号
• PERSISTENT 且 SEQUENTIAL ：持久且带序号
• EPHEMERAL 且 SEQUENTIAL ：短暂且带序号

ZooKeeper的集群部署

集群选举示意图：

解压ZooKeeper安装包到apps目录下：

tar -zxvf zookeeper-3.4.6.tar.gz -C apps
cd /root/apps/zookeeper-3.4.6/conf
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
vi zoo.cfg

修改dataDir=/root/zkdata

在后面加上集群的机器:2888是leader和follower通讯端口，3888是投票的

server.1=hdp-01:2888:3888
server.2=hdp-02:2888:3888
server.3=hdp-03:2888:3888

对3台节点，都创建目录 mkdir /root/zkdata

对3台节点，在工作目录中生成myid文件，但内容要分别为各自的id： 1,2,3

echo 1 > /root/zkdata/myid
echo 2 > /root/zkdata/myid
echo 3 > /root/zkdata/myid

从hdp20-01上scp安装目录到其他两个节点

cd apps
scp -r zookeeper-3.4.6/ hdp-02:$PWD
scp -r zookeeper-3.4.6/ hdp-03:$PWD

启动ZooKeeper集群

ZooKeeper没有提供自动批量启动脚本，需要手动一台一台地起ZooKeeper进程

在每一台节点上，运行命令：

cd /root/apps/zookeeper-3.4.6
bin/zkServer.sh start

启动后，用jps应该能看到一个进程：QuorumPeerMain

但是，光有进程不代表zk已经正常服务，需要用命令检查状态：

bin/zkServer.sh status

能看到角色模式：为leader或follower，即正常了。

自己写个脚本，一键启动

vi zkmanage.sh
#!/bin/bash
for host in hdp-01 hdp-02 hdp-03
do
echo "${host}:$1ing....."
ssh $host "/root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/zkServer.sh $1"
done

停止命令：sh zjmanage.sh stop

加个可执行权限：chmod +zkmanage.sh

启动命令：./zkmanage.sh start

但是出现没有Java环境变量问题，修改配置文件

vi zkmanage.sh

修改配置如下：

#!/bin/bash
for host in hdp-01 hdp-02 hdp-03
do
echo "${host}:$1ing....."
ssh $host "source /etc/profile;/root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/zkServer.sh $1"
done
sleep 2
for host in hdp-01 hdp-02 hdp-03
do
ssh $host "source /etc/profile;/root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/zkServer.sh status"
done

启动集群结果：

hdp-01:starting.....
JMX enabled by default
Using config: /root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
hdp-02:starting.....
JMX enabled by default
Using config: /root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
hdp-03:starting.....
JMX enabled by default
Using config: /root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
JMX enabled by default
Using config: /root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
JMX enabled by default
Using config: /root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader
JMX enabled by default
Using config: /root/apps/zookeeper-3.4.6/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower

ZooKeeper的Java客户端操作代码：

public class ZookeeperCliDemo {
ZooKeeper zk =null;
@Before
public void init() throws Exception {
 zk=new ZooKeeper("hdp-01:2181,hdp-02:2181,hdp-03:2181", 2000, null);
}
@Test
public void testCreate() throws Exception {
 //参数1：要创建的节点路径；参数2：数据；参数3：访问权限；参数4：节点类型
 String create = zk.create("/eclipse", "hello eclipse".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
 System.out.println(create);
 zk.close();
}
@Test
public void testUpdate() throws Exception {
 //参数1：节点路径；参数2：数据；参数3：所要修改的版本，-1表示任意版本
 zk.setData("/eclipse","我喜欢青青".getBytes(),-1);
 zk.close();
}
@Test
public void testGet() throws Exception {
 //参数1：节点路径；参数2：事件监听；参数3：所要修改的版本，null表示最新版本
 byte[] data = zk.getData("/eclipse", false, null);
 System.out.println(new String(data,"UTF-8"));
 zk.close();
}
@Test
public void testListChildren() throws KeeperException, InterruptedException {
 //参数1：节点路径；参数2：是否要监听
 //注意：返回的结果只有子节点的名字，不带全路径
 List<String> children = zk.getChildren("/cc", false);
 for(String child:children){
 System.out.println(child);
 }
 zk.close();
}
@Test
public void testRm() throws KeeperException, InterruptedException {
 zk.delete("/eclipse",-1);
 zk.close();
}
}

ZooKeeper监听功能代码：

public class ZookeeperWatchDemo {
ZooKeeper zk =null;
@Before
public void init() throws Exception {
 zk=new ZooKeeper("hdp-01:2181,hdp-02:2181,hdp-03:2181", 2000, new Watcher() {
 public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
 if (watchedEvent.getState() == Event.KeeperState.SyncConnected
 && watchedEvent.getType() == Event.EventType.NodeDataChanged) {
 System.out.println("收到事件所发生节点的路径" + watchedEvent.getPath());
 System.out.println("收到事件所发生节点的状态" + watchedEvent.getState());
 System.out.println("收到事件所发生节点的类型" + watchedEvent.getType());
 System.out.println("watch事件通知。。换照片");
 try {
 zk.getData("/mygirls", true, null);
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }else if(watchedEvent.getState()==Event.KeeperState.SyncConnected &&
 watchedEvent.getType()==Event.EventType.NodeChildrenChanged){
 System.out.println("收到事件所发生节点的路径" + watchedEvent.getPath());
 System.out.println("收到事件所发生节点的状态" + watchedEvent.getState());
 System.out.println("收到事件所发生节点的类型" + watchedEvent.getType());
 }
 }
 });
}
@Test
public void testGetWatch() throws Exception {
 byte[] data = zk.getData("/mygirls",true, null);
 List<String> children = zk.getChildren("/mygirls", true);
 System.out.println(new String(data,"UTF-8"));
 Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
}
}

ZooKeeper开发分布式系统案例代码，动态上下线感知。

服务代码：

public class TimeQueryServer {
ZooKeeper zk=null;
public void connectZk()throws Exception{
 zk=new ZooKeeper("hdp-01:2181,hdp-02:2181,hdp-03:2181", 2000, null);
}
public void registerServerInfo(String hostname,String port)throws Exception{
 /**
 * 先判断注册节点的父节点是否存在，如果不存在，则创建持久节点
 */
 Stat exists = zk.exists("/servers", false);
 if(exists==null){
 zk.create("/servers",null,ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.PERSISTENT);
 }
 /**
 * 注册服务器数据到zk的约定注册节点下
 */
 String create = zk.create("/servers/server", (hostname + ":" + port).getBytes(),
 ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
 System.out.println(hostname+" 服务器向zk 注册成功，注册节点为：/servers"+create);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
 //1.构造zk连接
 TimeQueryServer timeQueryServer = new TimeQueryServer();
 timeQueryServer.connectZk();
 //2.注册服务器信息
 timeQueryServer.registerServerInfo("192.168.150.3","44772");
 //3.启动业务线程开始处理业务
 new TimeQueryService(44772).start();
}
} 
public class TimeQueryService extends Thread {
int port=0;
public TimeQueryService(int port){
 this.port=port;
}
@Override
public void run() {
 try {
 ServerSocket ss = new ServerSocket(port);
 System.out.println("业务线程已经绑定端口"+port+"开始接受客户端请求..");
 while (true){
 Socket sc = ss.accept();
 InputStream inputStream = sc.getInputStream();
 OutputStream outputStream = sc.getOutputStream();
 outputStream.write(new Date().toString().getBytes());
 }
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 }
}
}

消费者代码：

public class Consumer {
//定义一个list用于存放在线的服务器列表
private volatile ArrayList<String>onlineServers=new ArrayList<String>();
ZooKeeper zk=null;
public void connectZk()throws Exception{
 zk=new ZooKeeper("hdp-01:2181,hdp-02:2181,hdp-03:2181", 2000, new Watcher() {
 public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
 if (watchedEvent.getState()==Event.KeeperState.SyncConnected && watchedEvent.getType()==Event.EventType.NodeChildrenChanged){
 try{
 //事件回调逻辑中，再次查询zk上在线服务器节点即可，查询逻辑中又再次注册子节点变化事件监听
 getOnlineServers();
 }catch (Exception e){
 e.printStackTrace();
 }
 }
 }
 });
}
//查询在线服务器列表
public void getOnlineServers()throws Exception{
 List<String> children = zk.getChildren("/servers", true);
 ArrayList<String> servers = new ArrayList<String>();
 for (String child:children){
 byte[] data = zk.getData("/servers/" + child, false, null);
 String serverInfo=new String(data);
 servers.add(serverInfo);
 }
 onlineServers=servers;
 System.out.println("查询了一次zk,当前在线的服务器有："+servers);
}
public void setRequest() throws Exception {
 Random random = new Random();
 while (true){
 try {
 int nextInt=random.nextInt(onlineServers.size());
 String server=onlineServers.get(nextInt);
 String hostname=server.split(":")[0];
 int port=Integer.parseInt(server.split(":")[1]);
 System.out.println("本次请求挑选的服务器为："+server);
 Socket socket = new Socket(hostname, port);
 OutputStream out = socket.getOutputStream();
 InputStream in = socket.getInputStream();
 out.write("hahaha".getBytes());
 out.flush();
 byte[] buf = new byte[256];
 int read=in.read(buf);
 String s = new String(buf, 0, read);
 System.out.println("服务器响应时间为："+s);
 out.close();
 in.close();
 socket.close();
 Thread.sleep(2000);
 }catch (Exception e){
 }
 }
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
 //构造zk连接对象
 Consumer consumer = new Consumer();
 consumer.connectZk();
 //查询在线服务器列表
 consumer.getOnlineServers();
 //处理业务
 consumer.setRequest();
}
}

pom

<dependencies>
 <dependency>
 <groupId>junit</groupId>
 <artifactId>junit</artifactId>
 <version>RELEASE</version>
 </dependency>
 <dependency>
 <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
 <artifactId>log4j-core</artifactId>
 <version>2.8.2</version>
 </dependency>
 <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.zookeeper/zookeeper -->
 <dependency>
 <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
 <artifactId>zookeeper</artifactId>
 <version>3.4.10</version>
 </dependency>
</dependencies>

启动多个服务。

控制台输出：

192.168.150.3 服务器向zk 注册成功，注册节点为：/servers/servers/server0000000018

业务线程已经绑定端口44772开始接受客户端请求..

192.168.150.3 服务器向zk 注册成功，注册节点为：/servers/servers/server0000000019

业务线程已经绑定端口44773开始接受客户端请求..

192.168.150.3 服务器向zk 注册成功，注册节点为：/servers/servers/server0000000020

业务线程已经绑定端口44774开始接受客户端请求..

消费者启动

控制台输出：

查询了一次zk，当前在线的服务器有：[192.168.150.3:44773, 192.168.150.3:44772, 192.168.150.3:44774]

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44772

服务器响应时间为：Mon Jun 03 20:03:21 CST 2019

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44773

服务器响应时间为：Mon Jun 03 20:03:23 CST 2019

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44773

服务器响应时间为：Mon Jun 03 20:03:25 CST 2019

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44772

服务器响应时间为：Mon Jun 03 20:03:27 CST 2019

下线一个服务后，控制台输出：

查询了一次zk,当前在线的服务器有：[192.168.150.3:44773, 192.168.150.3:44772]

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44773

服务器响应时间为：Mon Jun 03 20:04:19 CST 2019

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44773

服务器响应时间为：Mon Jun 03 20:04:21 CST 2019

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44773

服务器响应时间为：Mon Jun 03 20:04:23 CST 2019

本次请求挑选的服务器为：192.168.150.3:44773

感谢你耐心看完了文章...

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