分布式利器Zookeeper(一)Hello,Zookeeper初步认识Zookeeper的数据模型初步认识Zookeeper的角色组成install Zookeeper基本的ZK命令ZooInspe

Zookeeper不论是在实际项目中,还是在各种分布式开源项目中都得到了广泛应用,从本篇博客开始,将为大家带来我对Zookeeper的认识。这个系列将会涵盖Zookeeper的介绍、环境搭建、配置说明、Java操作Zookeeper(原生API方式)、zkclient操作Zookeeper方式、Zookeeper的典型应用场景分析以及Curator框架等。

Hello,Zookeeper

Zookeeper是一个高可用的分布式管理与协调框架,基于ZAB算法(原子消息广播协议)实现。ZK能够很好的保证分布式环境下的数据一致性,这一特性使得ZK是处理分布式一致性问题的利器!这个利器有哪些特性呢,看看下面你就了解了。

可靠性:一旦Zookeeper成功的应用了一个事务,并完成对client的响应,那么Zookeeper内部集群的所有服务器的状态都会是一致的保留下来。 单一视图:由于上面可靠性的保证,使得无论client连接的是ZK集群中的哪个服务器,所看到的数据都是一致的。 顺序一致性:从一个client发起的请求,最终会严格的按照发起的顺序被应用到Zookeeper中去。【实质上,ZK会对每一个client的每一个请求,进行编号,说白了,就是分配一个全局唯一的递增编号,这个编号反映了所有事务操作的先后顺序。】 实时性:通常意义下的实时性是指一旦事务被成功应用,那么client会立刻从服务器端获取到变更后的新数据。ZK仅仅能够保证在一定时间内,client最终一定会能从服务器上获取到最新的数据。 高可用:在ZK集群内部,会有一个Leader,多个Follower。一旦Leader挂掉,那么ZK会通过Paxos算法选举出新的Leader,只要ZK集群内部的服务器有一半以上正常工作,那么ZK就能对外正常提供服务! 简单的数据结构:类似于Linux文件系统的树形结构,简单,实用!(树形层次空间) 高性能:性能有多高呢,举个栗子,比如我们经常通过创建临时节点来处理分布式锁,要知道临时节点是存储在内存中的,在读场景压力测试下,QPS高达10W+!也就是说ZK在读场景下,性能非常突出!

初步认识Zookeeper的数据模型

Znode Tree

每一个节点被称为znode,znode可以有子节点目录,并且每个znode可以存储数据(特别需要注意的是临时节点不可以有子节点) znode如果是临时节点,意味着创建这个znode的client一旦与ZK集群失去联系,这个临时的znode将被自动删除。(事实上,client与ZK通信是采用长连接方式,并通过心跳的方式保持连接,这种状态就是session,一旦session失效,就是连接断开,临时节点会被删除掉) znode是可以被监控的,不论是znode本身的数据变化,还是该znode下的子节点的变化,都可以进行监控,这也是ZK的核心特性。(很多应用场景就是基于这个特性,后续进行详细介绍)

初步认识Zookeeper的角色组成

ZK集群的角色组成

这里,我们先了解下ZK Server的身份特性: Leader:负责客户端的write类型的请求 Follower:负责客户端的read类型请求,并可以参与Leader的选举 watcher:后文介绍。

install Zookeeper

这里以zookeeper-3.4.5版本为例,搭建一个ZK集群(至少要求3个节点,并且各个ZK SERVER之间系统时间保持一致)。使用的机器列表是:192.168.99.121、192.168.99.122、192.168.99.123。

以192.168.99.121为例进行说明:

解压

/etc/profile中配置ZK环境变量(注意source下)

zoo.cfg

创建ZK数据目录

myid

配置说明: tickTime:ZK集群与客户端、ZK集群内部SERVER之间的心跳间隔,默认2S。 initLimit:在客户端连接ZK集群时,可以忍受多少个心跳次数。上述的配置表明,如果client初始连接ZK集群,在10*2S=20S内ZK集群没有返回连接成功,即意味着连接失败。 syncLimit:表示ZK集群内部Leader和Follower之间请求应答可以忍受多少个心跳次数。 dataDir:ZK保存数据以及日志的目录。 clientPort:ZK集群对外暴露的接口,即client访问ZK集群的端口(2181)。 server.x = IP:port-a:port-b  X表示是第几号服务器,从0开始编号,并和dataDir下的myid文件对应。 port-a表示Leader和Follower进行信息通信的端口(2888)。 port-b表示Follower进行选举的端口(3888)。

分别启动ZK

查看ZK身份

搭建的ZK集群

基本的ZK命令

ls/create/get/set

通过zkCli.sh进入客户端进行操作: 查找ls、创建znode节点create(注意每个节点都是有值的)、获取get、设置set。 我们观察下下面几个属性: ctime和cZxid是一对,表示创建ZNODE的时间和事件编号; mtime和mZxid是一对,表示修改ZNODE数据内容的时间和事件编号;(通过set指令会改变这2个属性,但是该节点的子节点的变化不会影响该节点) dataVersion:表示ZNODE数据的版本,注意利用JAVA 原生API进行delete ZNODE时,需要提供version才可以删除ZNODE。(当然我们可以提供-1来跳过版本检查机制) dataLength、numChildren都好理解。 另外,注意rmr指令可以递归删除ZNODE;而delete只可以删除指定ZNODE。

ZooInspector工具及IntelliJ IDEA与ZK集成

ZooInspector工具

ZooInspector是一个可运行的JAR,运行后直接连接ZK集群中的任何一个SERVER即可。

安装ZK插件

配置ZK插件并启用

ZK视图

OK,到这里,一切准备工作就绪了,晚安吧~

咱们下期来看JAVA操作ZK(基于Zookeeper的原生API)、分布式锁场景、Watch特性等~

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