你好：Zookeeper
Zookeeper 初识
- 初识Zookeeper
- Zookeeper 安装
- Zookeeper 命令操作
- Zookeeper数据模型
- 服务端命令
- 客户端命令
- JavaAPI操作
- Curator
- 常用操作：
- 前置环境
- 连接Zookeeper集群
- 创建节点
- 查询节点
- 修改节点
- 删除节点
- 事件监听机制 – Watch
- 分布式锁
- 实现分布式锁得API
初识Zookeeper
Zookeeper是Hadoop项目下的一个子项目，是一个树形目录服务，翻译过来就是动物管理员，负责管理Hadoop(大象)、Hive（小猪）的管理员，简称zk.Zookeeper是一个分布式的、开源的分布式应用程序的协调服务
ZooKeeper主要功能包括：
- 配置管理
- 分布式锁
- 集群管理
Zookeeper 安装
在这里我已经提前上传好了Zookeeper的安装包，和三台虚拟机，并设置好了SSH免密登录、Jdk以及Hosts，这是一个很重要的前提，主要是为了后续的配置方便
我的host设置如下
我的Zookeeper安装包
正常流程先解压Zookeeper
tar -zxvf apache-zookeeper-3.7.1-bin.tar.gz
因为个人习惯，我在这里将其移动到了其他位置
mv apache-zookeeper-3.7.1-bin /opt/module/zookeeper
欧克在这里已经复制成功了。我们进入到zookeeper下的conf目录下准备修改配置文件，修改配置文件前，我们先需要修改配置文件的名字，让内部存在一个zoo.cfg，因为zookeeper在启动时会检测这个文件，然后根据这个文件进行配置，但是不建议直接修改，还是复制来的保险，模板文件方便后续恢复什么的
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
复制完成：
现在开始修改Zookeeper的配置文件,zookeeper 的配置文件不多我在这里直接修改
# 心跳检测时间 2s 2 * 1000
tickTime=2000
# 初始化时 连接到服务器端的间隔次数 总时间为 2 * 10 = 20 s
initLimit=10
# ZK Leader 和follower之间通讯的次数 总时间为 5 * 2 = 10s
syncLimit=5
# 这里表示zookeeper存储的位置，默认为/tmp/zookeeper下，这个目录下的数据有可能会在磁盘空间不足或服务器重启时自动被linux清理
# 我提前在/opt/data 下创建了zookeeper文件夹，将数据存放在这里
dataDir=/opt/data/zookeeper
# 指定日志文件存放位置
dataLogDir=/opt/logs/zookeeper
# the port at which the clients will connect
# 这里表示暴露给客户端进行连接的端口
clientPort=2181
# the maximum number of client connections.
# increase this if you need to handle more clients
#maxClientCnxns=60
#
# Be sure to read the maintenance section of the
# administrator guide before turning on autopurge.
#
# http://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperAdmin.html#sc_maintenance
#
# The number of snapshots to retain in dataDir
#autopurge.snapRetainCount=3
# Purge task interval in hours
# Set to "0" to disable auto purge feature
#autopurge.purgeInterval=1
## Metrics Providers
#
# https://prometheus.io Metrics Exporter
#metricsProvider.className=org.apache.zookeeper.metrics.prometheus.PrometheusMetricsProvider
#metricsProvider.httpPort=7000
#metricsProvider.exportJvmInfo=true
server.1=hadoop132-father:2888:3888
server.2=hadoop133:2888:3888
server.3=hadoop134:2888:3888
server.1的说明：
集群模式中, 集群中的每台机器都需要感知其它机器, 在 zoo.cfg 配置文件中, 可以按照如下格式进行配置, 每一行代表一台服务器配置:
server.id=host:port:portid 被称为 Server ID, 用来标识服务器在集群中的序号。同时每台 ZooKeeper 服务器上, 都需要在数据目录(即 dataDir 指定的目录) 下创建一个 myid 文件, 该文件只有一行内容, 即对应于每台服务器的Server ID。
ZooKeeper 集群中, 每台服务器上的 zoo.cfg 配置文件内容一致。
server.1 的 myid 文件内容就是 “1”。每个服务器的 myid 内容都不同, 且需要保证和自己的 zoo.cfg 配置文件中 “server.id=host:port:port” 的 id 值一致。
id 的范围是 1 ~ 255。
随后我们需要去创建myid 文件，myid文件的位置需要与dataDir指定的目录相同，此外其内容应该与zookeeper中配置的一样
OK 完成，随后就是向相关配置复制过去即可，方式有很多种，我这里采用的scp
scp -r zookeeper root@hadoop133:$PWD
scp -r zookeeper root@hadoop134:$PWD
之后我直接偷懒，不想每次启动zookeeper都到这个文件夹下，我直接配置环境变量
# 编写环境变量
vim /etc/profile
# 在环境变量中追加上这几行
export ZOOKEEPER_HOME=/opt/module/zookeeper
export PATH=$PATH:$ZOOKEEPER_HOME/bin:$ZOOKEEPER_HOME/conf
# 添加完刷新环境变量
source /etc/profile
启动Zookeeper！
zkServer.sh start
一套下来成了嘛？咱们查看一下运行状态
这是没有启动起来嘛？也不是，启动起来了，但是由于咱们是集群模式，我们把另外两个全部启动在进行查看
OK集群搭建结束，下班！
Zookeeper 命令操作
Zookeeper数据模型
Zookeeper是一个属性目录服务，其数据模型和Unix的文件系统目录树很相似，拥有一个层次化结构
这里面的每一个节点都被称为ZNode，每个节点上都会保存自己的数据和节点信息
节点可以拥有子节点，同时也允许少量数据(1M)存储在该节点下
节点可以分为4大类：
- PERSISTENT 持久化节点
- EPHEMERAL 临时节点 -e
- PERSISTENT_SEQUENTIAL 持久化顺序节点 -s
- EPHEMERAL_SEQUENTIAL 临时顺序节点 -es
服务端命令
服务端命令比较简单 主要是对zookeeper服务进行操作[请注意我这里是配置了环境变量]
# 启动ZK服务
zkServer.sh start
# 查看Zookeeper 服务状态
zkServer.sh stauts
# 停止Zookeeper 服务
zkServer.sh stop
# 重启Zookeeper服务
zkServer.sh restart
客户端命令
连接服务端
zkCli.sh -server IP:PORT
我这里尝试连接hadoop132-father的数据
zkCli.sh -server hadoop132-father:2181
运行结果如下
现在已经连接上了zookeeper
退出
退出就比较简单可以直接输入quit即可，这样子可以直接退出
ok在这里已经退出成功了，当然也可以暴力进行，直接ctrl+c直接退出
查看
查看本质上Linux的命令行基本相似，直接进行即可
ls path
但是区别是我们不能ls zookeeper进行访问，必须是绝对路径，如果我们强行输入：
正确的输入方法：
这里有自动补全机制，所以大家不用担心没有办法偷懒
有时候需要查看详细信息，那么需要进行操作，推荐使用 ls2 path直接进行，但是我在自己尝试的时候发现没有这个命令，搞了半天是被取代了
# 查看详细信息 老版本
ls2
# 其他方法 我的版本是3.7.1 算是一个比较新的版本了 已经没有ls2命令了
ls -s path
创建
创建就比较简单了直接create
create path [value]
这里是可以进行赋值的，我们在设置值的时候在进行演示
创建一个节点，名字是wxk
OK 创建成功，再再根节点下创建一个wxk2
wxk2 节点也创建成功。当然我们也可以创建为某个节点创建一个子结点，例如我要在wxk下创建一个子节点 叫做wxk3
在这里也创建成功了
在上文中我们提到了临时节点和顺序节点，那么这个该如何设置？
临时节点创建：
create -e path
# 临时顺序节点
create -es path
创建临时节点：
在这里我们直接看看不出区别，有什么特性也不知道，其实当本次会话结束后，临时节点就会被删除，我们退出重进一下：
现在已经没有了，而我们之前c创建的节点仍然存在，这些仍然存在的节点是持久化节点.现在创建几个顺序节点
现在我们直接重启，看看hu会不会序号是否会发生变化
序号生成时啥样就是啥样不受影响
赋值 与 取值
赋值一般想到的都是set方法，再zookeeper中也是如此，而获取一般都是get，这个也是：
# 赋值 / 更新值
set path value
# 获取值
get path
这里讲wxk2进行赋值，赋值为 this_is_wxk
那么如何更新？ 更新无非就是在设置一次嘛，这里将值修改为this_is_xiaoming
删除
删除delete，老方法了，大家都熟悉了
delete path
在这里直接删除wxk这个节点
啥？删除不掉，他说内部不为空，说明delete删除的时候不能够迭代，不能够把有子节点的节点给删除掉，那咱们就先把子节点给删除了试试
作为一个懒蛋，确实不想进去一个一个删，我只想偷懒，OK这里还有一个删除命令：
deleteall path
deleteall可以删除带有子节点的节点，由于wxk下的删完了，咱们创建一个在进行删除：
OK下机
JavaAPI操作
下机15s后重新连接了xdm
Curator
Curator是Zookeeper的Java客户端库，其目标是简化Zookeeper客户端的使用，现在是Apache的顶级项目 地址Apache Curator
常用操作：
建立连接
添加节点
删除节点
修改节点
查询节点
Watch事件监听
前置环境
maven
<dependencies><!--测试单元--><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.13</version><scope>test</scope></dependency><!--curator--><dependency><groupId>org.apache.curator</groupId><artifactId>curator-framework</artifactId><version>5.3.0</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.curator</groupId><artifactId>curator-framework</artifactId><version>5.3.0</version></dependency><!--日志--><dependency><groupId>org.slf4j</groupId><artifactId>slf4j-api</artifactId><version>1.7.21</version></dependency><dependency><groupId>org.slf4j</groupId><artifactId>slf4j-log4j12</artifactId><version>1.7.21</version></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId><version>3.1</version><configuration><source>1.8</source><target>1.8</target></configuration></plugin></plugins></build>
日志文件配置
log4j.rootLogger=off,stdoutlog4j.appender.stdout = org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.stdout.Target = System.out
log4j.appender.stdout.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern = [%d{yyyy-MM-dd HH/:mm/:ss}]%-5p %c(line/:%L) %x-%m%n
连接Zookeeper集群
@Test
public void testConnect(){/** @param connectString 连接的字符串，zk Server的地址和端口，如果是集群那就用逗号隔开* @param sessionTimeoutMs 会话超时时间 单位 ms* @param connectionTimeoutMs 连接超时时间 单位 ms* @param retryPolicy 重试策略*/String hosts = "hadoop132-father:2181,hadoop133:2181,hadoop134:2181";int sessionTime = 10 * 1000;int connectTime = 10 * 1000;RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000,10);CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient(hosts, sessionTime, connectTime, retryPolicy);// 启动客户端client.start();//打印连接的状态final CuratorFrameworkState state = client.getState();System.out.println(state);
}
运行结果如下：
当然也可以这样子
@Testpublic void testConnect(){/** @param connectString 连接的字符串，zk Server的地址和端口，如果是集群那就用逗号隔开* @param sessionTimeoutMs 会话超时时间 单位 ms* @param connectionTimeoutMs 连接超时时间 单位 ms* @param retryPolicy 重试策略*/String hosts = "hadoop132-father:2181,hadoop133:2181,hadoop134:2181";int sessionTime = 10 * 1000;int connectTime = 10 * 1000;RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000,10);CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString(hosts).sessionTimeoutMs(sessionTime).connectionTimeoutMs(connectTime).retryPolicy(retryPolicy).namespace("wxk") // 设置工作空间 设置之后所有的操作都是以次为根节点.build();client.start();final CuratorFrameworkState state = client.getState();System.out.println(state);}
二者的效果是相同的
创建节点
关于节点就有很多种情况：临时节点、持久化节点、有序、无需、有值、未设置值多种情况
创建普通的节点
在这里我将展示这个类的方法，后续只展示关键方法
public class ZookeeperTest {private CuratorFramework client;@Beforepublic void testConnect(){/** @param connectString 连接的字符串，zk Server的地址和端口，如果是集群那就用逗号隔开* @param sessionTimeoutMs 会话超时时间 单位 ms* @param connectionTimeoutMs 连接超时时间 单位 ms* @param retryPolicy 重试策略*/String hosts = "hadoop132-father:2181,hadoop133:2181,hadoop134:2181";int sessionTime = 10 * 1000;int connectTime = 10 * 1000;RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000,10);// CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient(hosts, sessionTime, connectTime, retryPolicy);client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString(hosts).sessionTimeoutMs(sessionTime).connectionTimeoutMs(connectTime).retryPolicy(retryPolicy).namespace("wxk") // 设置工作空间 设置之后所有的操作都是以次为根节点.build();client.start();}@Testpublic void baseCreate() throws Exception {//注意 这个forPath还有一个参数可以设置值，在这里是选择的是仅有一个参数的方法String s = client.create().forPath("/test");System.out.println(s);}@Afterpublic void close(){if (client != null){client.close();}}
}
运行结果：
在这里不仅创建好了wxk还在下面创建了test这个节点，我们查看这个节点是否有值【在Linux Client客户端上直接创建，如果不赋值，那么就是null】
get /wxk/test # 这里是在zookeeper 中进行的
这里返回的不是null而是我们我们的IP。
如果创建节点，没有指定数据，那么默认将当前客户端的ip作为数据存储
创建节点并赋予数据
@Testpublic void createNodeDate() throws Exception {String s = client.create().forPath("/have_data", "我有数据".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));System.out.println(s);}
运行之后查看数据
创建临时节点，并获取它的值
@Test
public void createNodeMode() throws Exception {//创建临时节点String s = client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/have_mode", "我有数据".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));System.out.println(s);// 但是临时节点有个问题就是会话结束就会管理，那么咱们在这里获取一波final byte[] bytes = client.getData().forPath("/have_mode");String c = new String(bytes);System.out.println(c);
}
查看结果：
创建多级节点
我们知道，在Client中不能够创建多级节点，如果创建多级节点，就会直接报错：
但是在Java API就可以实现
@Testpublic void createNeed() throws Exception {final String s = client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath("/qqq/ttt");System.out.println(s);}
查看运行结果：
下载成功
查询节点
查询数据 – – – Get
查询数据使用Get方法，需要注意的是，这里返回的结果是byte数组类型，需要使用new String()进行转换成字符串
@Testpublic void getData() throws Exception {final byte[] bytes = client.getData().forPath("/qqq/ttt");System.out.println(new String(bytes));}
运行结果如下：
查询子节点
我们在client中可以使用ls / 来查看子节点，那么Java API 如何实现？ Java API实现主要是通过getChildern()方法
@Testpublic void getChildren() throws Exception {// 在上文中我们已经传见了/qqq/ttt节点，所以这个查询的结果是tttclient.getChildren().forPath("/qqq").forEach(System.out::println);}
那么如果直接查询/呢？这个结果是什么？难道是这个？
那么先测试一下：
@Testpublic void getRootsCh() throws Exception {client.getChildren().forPath("/").forEach(System.out::println);}
运行结果如下：
为什么和我们在客户端查询的不一样？ –如果你产生这个疑问，那么就是前面讲的时候没有仔细看，在前面我们已经指定了我们的工作空间是/wxk这个路径，所以我们我们在客户端上输入/其实就是查询/wxk下的路径
你看一毛一样
查询节点的状态
查询节点状态相对来说比较麻烦一点，因为数据封装的比较难顶，这里直接贴方法
@Testpublic void getState() throws Exception {Stat state = new Stat();// 先输出一次 便于后续对比System.out.println(state);client.getData().storingStatIn(state).forPath("/qqq");// 第二次进行输出System.out.println(state);}
运行结果：
我们查看查看Stat源码，发现就是对各种方法的一个封装，但是返回的太简陋了
修改节点
修改节点使用的是SetData方法，在这里我修改的是一个通过API创建的值，这个值在默认情况下是IP，这里我将IP修改成其他值
@Testpublic void changeData() throws Exception {client.setData().forPath("/qqq/ttt", "我不是IP".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));}
根据版本进行修改
我们在进行修改操作的时候，如果并发度比较低基本上都美有问题，但是如果并发度比较高，一个数据可能有多个线程需要进行修改，该怎么办？好比Java 中原子类的保证原子的方式：判断当前版本号与需要修改时的版本号是否一致，如果一致，那么直接进行修改，如果不一致，则直接抛出异常
@Testpublic void changeByVersion() throws Exception {Stat stat = new Stat();client.getData().storingStatIn(stat).forPath("/qqq/ttt");System.out.println("version = " + stat.getVersion());// 100 是我随便输入的 还有就是这个的修改不到100次client.setData().withVersion(100).forPath("/qqq/ttt", "我就是IP".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));}
运行结果：
直接就给你说 ：版本号不对
删除节点
普通的删除
@Testpublic void deleteNode() throws Exception {client.delete().forPath("/node1");}
尝试是否能直接删除父节点（下面存在子节点）
@Testpublic void deleteNode() throws Exception {client.delete().forPath("/qqq");}
运行结果：
节点不为空，直接删除失败
迭代删除
这个用法与上文的创建多级节点相似，
@Testpublic void deleteFor() throws Exception {client.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath("/qqq");}
这里运行成功，在Client中进行检查
qqq节点已经被删除了
必须成功的删除
@Test
public void deleteMustSuc() throws Exception {client.delete().guaranteed().forPath("/");
}
回调删除
@Testpublic void deleteCall() throws Exception {client.delete().inBackground(new BackgroundCallback() {@Overridepublic void processResult(CuratorFramework client, CuratorEvent event) throws Exception {System.out.println("被删除了:-(");System.out.println(event);}}).forPath("/test");}
运行结果
相关的数据都被封装在了event中
事件监听机制 – Watch
Zookeeper 允许用户在指定节点上注册一些Watcher，并且在一些特定事件触发的时候，Zookeeper服务端会将时间通知到感兴趣的客户端上，该机制是Zookeeper实现分布式协调服务的重要特性。Zookeeper中引入了Watcher机制来实现了发布/订阅功能，能够让多个订阅者同时监听某一个对象，当一个对象自身状态发生变化，会通知所有的订阅者
Zookeeper引入了三种watcher：
- NodeCache：只是监听某一特定的节点
- PathChildrenCache：监听一个ZNode的节点的子节点
- TreeCache:可以监听某个节点及其子节点，相当于是NodeCache 和PathChildrenCache的组合
但是很可惜，我采用的是高版本得curator，我的是5.0，这三个类已经被弃用了，这里直接采用CuratorCache来实现：
@Testpublic void NodeCacheTest() {CuratorCache cache = CuratorCache.build(client, "/");cache.listenable().addListener(new CuratorCacheListener() {@Overridepublic void event(Type type, ChildData oldData, ChildData data) {System.out.println(type.name());switch (type.name()) {case "NODE_CREATED": //新节点被创建if (data != null) {System.out.println("创建了节点:" + data.getPath());}break;case "NODE_CHANGED": // 节点被修改if (oldData != null) {System.out.println("修改前得数据： " + new String(oldData.getData()) + " , 修改后得数据为" + new String(data.getData()));} else {System.out.println("这是第一次修改数据,修改后得数据为" + new String(data.getData()));}break;case "NODE_DELETED": // 节点被删除System.out.println("节点{path='" + oldData.getPath() + "'} 已被删除");break;default:break;}}});cache.start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
直接全部管用：
分布式锁
核心思想：当客户端要获取锁，则创建节点，使用完锁，则删除该节点
- 客户端获取锁的时候，在lock节点下创建
临时顺序节点 - 然后获取lock下面得所有子节点，客户端获取到所有得子节点，如果发现自己创建的子节点序号最小，那么就认为该客户端获取到了锁，使用完后就将这个锁给删除
- 如果发现自己创建的节点并非是所有子节点中最小得，说明自己还没有获得到锁，此时客户端需要找到比自己小得那个节点，同时对其注册事件监听器，监听删除时间
- 如果发现比自己小的那个节点被删除，则客户端watcher会受到相应的通知，此时在判断自己创建的节点是否是lock子结点中最小得，如果是，则获取到了锁，如果不是则重复上述步骤继续获取到比自己小的节点并进行监听
实现分布式锁得API
一共有5中方案：
- InterProcessSemaphoreMutex: 分布式排他锁(非可重入锁)
- InterProcessMutex：分布式可重入排他锁
- InterProcessReadWriteLock:分布式读写锁
- InterProcessMultiLock：将多个锁作为单个实体管理的容器
- InterProcessSemaphoreV2：共享信号量
在这里进行一个简单的举例：这是一个与票相关得类
package wxk.test;import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;import java.io.PrintWriter;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** @author wxk* @date 2023/05/18/15:15*/
public class Trick12306 implements Runnable{private int tickets=10;private InterProcessMutex lock;private CuratorFramework client;public Trick12306(){String hosts = "hadoop132-father:2181,hadoop133:2181,hadoop134:2181";int sessionTime = 10 * 1000;int connectTime = 10 * 1000;RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000, 10);client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString(hosts).sessionTimeoutMs(sessionTime).connectionTimeoutMs(connectTime).retryPolicy(retryPolicy).build();client.start();lock = new InterProcessMutex(client,"/lock");}@Overridepublic void run() {while (true){//获取锁try {lock.acquire(5,TimeUnit.SECONDS);if (tickets > 0){System.out.println(Thread.currentThread()+":"+tickets);tickets--;}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.println(e);}finally{try {lock.release();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}
}下面是售票得方法：
package wxk.test;import org.junit.Test;/*** @author wxk* @date 2023/05/18/15:17*/
public class LockTest {public static void main(String[] args) {Trick12306 ticket = new Trick12306();Thread t1 =new Thread(ticket,"携程");Thread t2 =new Thread(ticket,"飞猪");t1.start();t2.start();}
}运行结果如下：
虽然说有报错，但是不影响正常使用，这里的报错是因为没有拿到锁但是进行了所释放操作。我们查看我们的数据正常输出，没有发生超卖显现，如果想避免报错，可以将时间设置的稍微长一些，下面是我将时间修改成10s得输出结果
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