第1章 Zookeeper入门
1.1 概述
Zookeeper是一个开源的分布式的，为分布式应用提供协调服务的Apache项目。
1.2 特点
1.3 数据结构
1.4应用场景
统一命名服务、统一配置管理、统一集群管理、服务器节点动态上下线、软负载均衡等
第2章 Zookeep安装
2.1 下载地址
1．官网首页：https://zookeeper.apache.org/
2.2 本地模式安装
1. 安装前准备
（1）安装Jdk
（2）拷贝Zookeeper安装包到Linux系统下
（3）解压到指定目录
[atguigu@hadoop102 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.4.10.tar.gz -C /opt/module/
2. 配置修改
（1）将/opt/module/zookeeper-3.4.10/conf这个路径下的zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg；
[atguigu@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
（2）打开zoo.cfg文件，修改dataDir路径：
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ vim zoo.cfg
修改如下内容：
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData
（3）在/opt/module/zookeeper-3.4.10/这个目录上创建zkData文件夹
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ mkdir zkData
3. 操作Zookeeper
（1）启动Zookeeper
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
（2）查看进程是否启动
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ jps
4020 Jps
4001 QuorumPeerMain
（3）查看状态：
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh status
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.4.10/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: standalone
（4）启动客户端：
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
（5）退出客户端：
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] quit
（6）停止Zookeeper
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh stop
2.3 分布式模式安装
1. 集群规划
在hadoop102、hadoop103和hadoop104三个节点上部署Zookeeper。
2. 解压安装
（1）解压Zookeeper安装包到hadoop102的/opt/module/目录下
[atguigu@hadoop102 software]$ tar -zxvf zookeeper-3.5.7.tar.gz -C /opt/module/
3. 配置参数解读
Zookeeper中的配置文件zoo.cfg中参数含义解读如下：
1）tickTime =2000：通信心跳数，Zookeeper服务器与客户端心跳时间，单位毫秒
Zookeeper使用的基本时间，服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔，也就是每个tickTime时间就会发送一个心跳，时间单位为毫秒。
它用于心跳机制，并且设置最小的session超时时间为两倍心跳时间。(session的最小超时时间是2*tickTime)
2）initLimit =10：LF初始通信时限
集群中的Follower跟随者服务器与Leader领导者服务器之间初始连接时能容忍的最多心跳数（tickTime的数量），用它来限定集群中的Zookeeper服务器连接到Leader的时限。
3）syncLimit =5：LF同步通信时限
集群中Leader与Follower之间的最大响应时间单位，假如响应超过syncLimit * tickTime，Leader认为Follwer死掉，从服务器列表中删除Follwer。
4）dataDir：数据文件目录+数据持久化路径
主要用于保存Zookeeper中的数据。
5）clientPort =2181：客户端连接端口
监听客户端连接的端口。
4. 配置服务器编号**
（1）在/opt/module/zookeeper-3.5.7/这个目录下创建zkData
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ mkdir -p zkData
（2）在/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData目录下创建一个myid的文件
[atguigu@hadoop102 zkData]$ touch myid
注意：添加myid文件，注意一定要在linux里面创建，在notepad++里面很可能乱码
（3）编辑myid文件
[atguigu@hadoop102 zkData]$ vi myid
在文件中添加与server对应的编号：
2
5. 配置zoo.cfg文件
（1）重命名/opt/module/zookeeper-3.5.7/conf这个目录下的zoo_sample.cfg为zoo.cfg
[atguigu@hadoop102 conf]$ mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
（2）打开zoo.cfg文件
[atguigu@hadoop102 conf]$ vim zoo.cfg
修改数据存储路径配置
dataDir=/opt/module/zookeeper-3.5.7/zkData
增加如下配置
#######################cluster##########################
server.2=hadoop102:2888:3888
server.3=hadoop103:2888:3888
server.4=hadoop104:2888:3888
（3）拷贝配置好的zookeeper到其他机器上
[atguigu@hadoop102 module]$ xsync zookeeper-3.5.7/
并分别在hadoop103、hadoop104上修改myid文件中内容为3、4
（4）配置参数解读
server.A=B:C:D。
A是一个数字，表示这个是第几号服务器；
集群模式下配置一个文件myid，这个文件在dataDir目录下，这个文件里面有一个数据就是A的值，Zookeeper启动时读取此文件，拿到里面的数据与zoo.cfg里面的配置信息比较从而判断到底是哪个server。
B是这个服务器的地址；
C是这个服务器Follower与集群中的Leader服务器交换信息的端口；
D是万一集群中的Leader服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举，选出一个新的Leader，而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。
6. 集群操作
（1）分别启动Zookeeper
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
[atguigu@hadoop103 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
[atguigu@hadoop104 zookeeper-3.5.7]$ bin/zkServer.sh start
（2）查看状态
[atguigu@hadoop102 zookeeper-3.5.7]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
[atguigu@hadoop103 zookeeper-3.5.7]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader
[atguigu@hadoop104 zookeeper-3.5.7]# bin/zkServer.sh status
JMX enabled by default
Using config: /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower
7. zk.sh脚本
#!/bin/bash
if [ $# -lt 1 ]
then
echo "No Args Input..."
exit ;
fi
case $1 in
"start")
for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
do
echo "===================== $i ======================="
ssh $i "source /etc/profile && /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh start"
done
;;
"stop")
for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
do
echo "===================== $i ======================="
ssh $i "source /etc/profile && /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh stop"
done
;;
"status")
for i in hadoop102 hadoop103 hadoop104
do
echo "===================== $i ======================="
ssh $i "source /etc/profile && /opt/module/zookeeper-3.5.7/bin/zkServer.sh status"
done
;;
*)
echo "Input Args Error..."
;;
esac
第3章 客户端命令行操作
| 命令基本语法 | 功能描述 |
|---|---|
| help | 显示所有操作命令 |
| ls path | 使用 ls 命令来查看当前znode的子节点 -w 监听子节点变化 -s 附加次级信息 |
| create | 普通创建 -s 含有序列 -e 临时（重启或者超时消失） |
| get path | 获得节点的值 -w 监听节点内容变化 -s 附加次级信息 |
| set | 设置节点的具体值 |
| stat | 查看节点状态 |
| delete | 删除节点 |
| deleteall | 递归删除节点 |
3.1 启动客户端
[atguigu@hadoop103 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
3.2 显示所有操作命令
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] help
3.3 查看当前znode中所包含的内容
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[zookeeper]
3.4 查看当前节点详细数据
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls2 /
[zookeeper]
cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1
3.5 分别创建2个普通节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create /sanguo "jinlian"
Created /sanguo
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create /sanguo/shuguo "liubei"
Created /sanguo/shuguo
3.6 获得节点的值
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] get /sanguo/shuguo
liubei
cZxid = 0x100000004
ctime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
mZxid = 0x100000004
mtime = Wed Aug 29 00:04:35 CST 2018
pZxid = 0x100000004
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 0
3.7 创建短暂节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] create -e /sanguo/wuguo "zhouyu"
Created /sanguo/wuguo
（1）在当前客户端是能查看到的
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] ls /sanguo
[wuguo, shuguo]
（2）退出当前客户端然后再重启客户端
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] quit
[atguigu@hadoop104 zookeeper-3.4.10]$ bin/zkCli.sh
（3）再次查看根目录下短暂节点已经删除
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /sanguo
[shuguo]
3.8 创建带序号的节点
（1）先创建一个普通的根节点/sanguo/weiguo
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create /sanguo/weiguo "caocao"
Created /sanguo/weiguo
（2）创建带序号的节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create -s /sanguo/weiguo/xiaoqiao "jinlian"
Created /sanguo/weiguo/xiaoqiao0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create -s /sanguo/weiguo/daqiao "jinlian"
Created /sanguo/weiguo/daqiao0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] create -s /sanguo/weiguo/diaocan "jinlian"
Created /sanguo/weiguo/diaocan0000000002
如果原来没有序号节点，序号从0开始依次递增。如果原节点下已有2个节点，则再排序时从2开始，以此类推。
3.9 修改节点数据值
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] set /sanguo/weiguo "simayi"
3.10 节点的值变化监听
（1）在hadoop104主机上注册监听/sanguo节点数据变化
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 26] [zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] get /sanguo watch
（2）在hadoop103主机上修改/sanguo节点的数据
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] set /sanguo "xisi"
（3）观察hadoop104主机收到数据变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/sanguo
3.11 节点的子节点变化监听（路径变化）
（1）在hadoop104主机上注册监听/sanguo节点的子节点变化
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /sanguo watch
[aa0000000001, server101]
（2）在hadoop103主机/sanguo节点上创建子节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] create /sanguo/jin "simayi"
Created /sanguo/jin
（3）观察hadoop104主机收到子节点变化的监听
WATCHER::
WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/sanguo
3.12 删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] delete /sanguo/jin
3.13 递归删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] rmr /sanguo/shuguo
3.14 查看节点状态
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 17] stat /sanguo
cZxid = 0x100000003
ctime = Wed Aug 29 00:03:23 CST 2018
mZxid = 0x100000011
mtime = Wed Aug 29 00:21:23 CST 2018
pZxid = 0x100000014
cversion = 9
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 4
numChildren = 1
第4章 Zookeeper的API应用
4.1 创建一个Maven工程
4.2 添加pom文件
<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>
拷贝log4j.properties文件到项目根目录
需要在项目的src/main/resources目录下，新建一个文件，命名为“log4j.properties”，在文件中填入。
log4j.rootLogger=INFO, stdout
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n
log4j.appender.logfile=org.apache.log4j.FileAppender
log4j.appender.logfile.File=target/spring.log
log4j.appender.logfile.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.logfile.layout.ConversionPattern=%d %p [%c]
4.3 API应用
创建客户端
创建子节点
查看子节点不监听
查看子节点并且监听子节点变化
获取节点的值
获取节点的值，并监听
设置节点的值
删除没有子节点的节点
删除非空节点，利用递归实现
import org.apache.zookeeper.*;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import java.io.IOException;
import java.util.List;
/**
* @author layne
* @create 2020-06-22 15:24
*/
public class Zookeeper {
private String connectString = "hadoop102:2181,hadoop103:2181,hadoop104:2181";
private int sessionTimeout = 10000;
private ZooKeeper zkClient;
@Before
public void init() throws IOException {
//参数解读 1 链接字符串，逗号分隔，中间不能有空格 2 会话超时时间，自定义，一般给5个心跳 3 当前客户端默认监听器对象，一般不用
zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
}
});
}
@After
public void after() throws InterruptedException {
zkClient.close();
}
/**
* 创建子节点
*/
@Test
public void create() throws KeeperException, InterruptedException {
//参数解读 1 创建的节点路径 2 节点的值的字节数组 3 节点的权限，这个直接选open 4 节点类型
String path = zkClient.create("/atguigu1", "shangguigu".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
System.out.println(path);
Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
}
/**
* 查看子节点不监听
*/
@Test
public void ls() throws KeeperException, InterruptedException {
List<String> children = zkClient.getChildren("/", false);
System.out.println(children);
}
/**
* 查看子节点并且监听子节点变化
*
*/
@Test
public void lsAndWatch() throws KeeperException, InterruptedException {
List<String> children = zkClient.getChildren("/atguigu", new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
System.out.println(event.toString());
}
});
System.out.println(children);
Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
}
/**
* 获取节点的值
*/
@Test
public void get() throws KeeperException, InterruptedException {
//获取节点的值之前，应该先判断你要获取的节点是否存在
Stat stat = zkClient.exists("/atguigu1", false);
if (stat == null) {
System.out.println("节点不存在。。。");
return;
}
byte[] data = zkClient.getData("/atguigu1", false, stat);
String datas = new String(data);
System.out.println(datas);
}
/**
* 获取节点的值，并监听
*/
@Test
public void getAndWatch() throws KeeperException, InterruptedException {
//获取节点的值之前，应该先判断你要获取的节点是否存在
Stat stat = zkClient.exists("/atguigu", false);
if (stat == null) {
System.out.println("节点不存在。。。");
return;
}
byte[] data = zkClient.getData("/atguigu", new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
System.out.println("0421 is the best of atguigu...");
}
}, stat);
String datas = new String(data);
System.out.println(datas);
//线程阻塞，保证控制态能看到当前回调函数执行的结果
Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
}
/**
* 设置节点的值
*/
@Test
public void set() throws KeeperException, InterruptedException {
Stat stat = zkClient.exists("/atguigu", false);
if (stat == null) {
System.out.println("节点不存在");
return;
}
zkClient.setData("/atguigu","sgg".getBytes(),stat.getVersion());
}
/**
* 删除没有子节点的节点
*/
@Test
public void delete() throws KeeperException, InterruptedException {
Stat stat = zkClient.exists("/test", false);
if (stat == null) {
System.out.println("节点不存在");
return;
}
zkClient.delete("/test",stat.getVersion());
}
/**
* 删除非空节点，利用递归实现
*/
@Test
public void testDeleteAll() throws KeeperException, InterruptedException {
deleteAll("/sanguo",zkClient);
}
public void deleteAll(String path,ZooKeeper zkClient) throws KeeperException, InterruptedException {
Stat stat = zkClient.exists(path, false);
if (stat == null) {
System.out.println("节点不存在");
return;
}
//先获取传入的节点的子节点，看下是否有子节点
List<String> children = zkClient.getChildren(path, false);
if (children.size() == 0) {
//说明传入的节点没有子节点，可以直接删除
zkClient.delete(path,stat.getVersion());
}else {
//如果传入的节点有子节点，循环子节点，判断子节点还有没有子节点
for (String child : children) {
//删除子节点，但是不知道子节点下面还有没有子节点，所以要递归调用本方法
deleteAll(path+"/"+child,zkClient); // /atguigu child=aaa /atguigu/aaa
}
//删除完所有的子节点以后，记得删除传入的节点
zkClient.delete(path,stat.getVersion());
}
}
}
第5章 Zookeeper的内部原理
5.1 节点类型
- 持久型节点
- 临时节点
5.2 Stat结构体
1）czxid-创建节点的事务zxid
每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳，也就是ZooKeeper事务ID。
事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid，如果zxid1小于zxid2，那么zxid1在zxid2之前发生。
2）ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)
3）mzxid - znode最后更新的事务zxid
4）mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)
5）pZxid-znode最后更新的子节点zxid
6）cversion - znode子节点变化号，znode子节点修改次数
7）dataversion - znode数据变化号
8）aclVersion - znode访问控制列表的变化号
9）ephemeralOwner- 如果是临时节点，这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。
10）dataLength- znode的数据长度
11）numChildren - znode子节点数量
5.3监听器原理（面试重点）
5.4 选举机制（面试重点）
投票原则
自私原则：第一轮投票肯定投自己
墙头草原则:第一轮投票完以后，大家会交换选票信息，这个时候会把票改投给那个厉害的人
厉害怎么判断？
（myid,zxid）
先判断zxid，zxid大的赢，因为zxid越大，说明当前服务器的数据越完整
如果zxid相等，那就看myid
1）服务器一台一台的按照顺序启动
机器1启动：会发起一轮选举，机器1把票投给自己，然后发现选票个数不够集群个数的半数以上，机器1选举失败，然后状态改为LOOKING
机器2启动：会发起一轮选举，第一轮投票，机器1投自己，机器2投自己，然后会交换选票，这时，机器1发现机器2myid比自己大，更改选票信息
将自己的票改投给机器2，然后机器2发现自己手里得了两票，不够集群半数机制，选举失败，两台机器重新变为looking
机器3启动：会发起一轮选举，第一轮投票，各自投各自（自私原则），然后交换选票信息，机器1和2发现机器3更厉害（zxid一直，但是人家的myid更大），
此时机器1和2将自己的选票改为3，机器3得票3票，超过了集群个数的半数，机器3当选leader，把自己的状态改为LEADING，机器1和2FOLLOWING
机器4启动；会发起一轮选举，第一轮投票，机器4投自己，但是因为机器1，2，3的状态已经不再是LOOKING，因此机器1 2 3不再更改选票信息，机器4少数
服从多数，将自己的状态改为FOLLOWING
机器5启动：会发起一轮选举，第一轮投票，机器5投给自己，但是因为机器1 2 3 4的状态不再是LOOKING，不会更改自己的选票信息，机器5少数服从多数
将自己的状态改为FOLLOWING。
2）五台机器一起启动
五台机器发起一轮选举，第一次投票，各自投各自（自私原则），然后交换选票信息，结果 1 2 3 4号机器发现5号机器最厉害，就会
把自己的选票信息改投5号，5号已绝对优势当选leader
5.5 写数据流程
1）客户端连接zk集群的任意一台机器，发送写请求
2）如果客户端连接的服务器不是leader。则连接的这台服务器，会将写请求发送给leader
3）当leader接收到写请求以后，会将当次写操作构造成一个事务，对应一个zxid，然后将这个写的操作广播给所有服务器
4）当各台服务器接收到leader发送的写请求后，会将此次写操作维护到一个待写列表里，然后给leader回复可以写
5）leader收到半数以上太服务器回复的可以写的信息后，会再次广播，执行的操作
6）此时各个服务器真正的执行写操作
7）最后由客户端连接的那台服务器通知客户端，写操作成功。