一、简介

1.概述

Zookeeper 是一个分布式的、开源的分布式应用程序的协调服务。

2.功能

Zookeeper 提供的主要功能包括：

配置管理

将多个模块的公共配置放到配置中心统一管理。

分布式锁

集群管理

3.安装与配置

见Dubbo笔记。

二、Zookeeper的操作

1.Zookeeper数据模型

ZooKeeper 是一个树形目录服务，其数据模型和Unix的文件系统目录树很类似，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（1MB）数据存储在该节点之下。

节点可以分为四大类：

PERSISTENT 持久化节点(服务器断开再重启还会存在)
EPHEMERAL 临时节点：-e(服务器重启就没了，即当前会话有效)
PERSISTENT_SEQUENTIAL 持久化顺序节点：-s
EPHEMERAL_SEQUENTIAL 临时顺序节点：-es

2.常用命令操作

（1）Zookeeper服务端常用命令

在bin目录下使用：

启动 ZooKeeper 服务：./zkServer.sh start
停止 ZooKeeper 服务：./zkServer.sh stop
重启 ZooKeeper 服务：./zkServer.sh restart
查看 ZooKeeper 服务状态：./zkServer.sh status

（2）Zookeeper客户端常用命令

连接ZooKeeper服务端：./zkCli.sh –server ip地址:端口号
断开连接：quit
查看命令帮助：help
显示指定目录下的节点：ls /目录
显示指定目录下的节点及详细信息：ls –s /目录
创建节点：create [-e/-s/-es] /节点名 value
获取节点值：get /节点路径
设置节点值：set /节点路径 value
删除空节点：delete /节点
删除非空节点：deleteall /节点

【tips】①连接本机的zookeeper服务不用加-server及其后面的。

②默认创建的节点都是持久化节点。

（3）节点详细信息总结

3.Zookeeper JavaAPI操作——Curator

（1）Curator介绍

Curator 是 Apache ZooKeeper 的Java客户端，简化了ZooKeeper 客户端的使用，官网：http://curator.apache.org/

常见的ZooKeeper Java API ：

原生Java API
ZkClient
Curator

（2）Curator API常用操作

1）导入坐标

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>4.0.0</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>4.0.0</version>
</dependency>

2）建立连接

法一：

//1.创建客户端对象client
/*
newClient方法的四个形参分别为：
 * connectString：服务器url及端口号，多个用,隔开
 * sessionTimeoutMs：会话超时时间ms
 * connectionTimeoutMs：连接超时时间ms
 * retryPolicy：重试策略
 */
CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient("192.168.152.100:2181",60*1000,
        15*1000,retryPolicy);
//2.开启连接
client.start();

法二：链式编程

//1.创建客户端对象client
CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString("192.168.152.100:2181").sessionTimeoutMs(60 * 1000).connectionTimeoutMs(15 * 1000)
        .retryPolicy(retryPolicy).namespace("test").build();
//2.开启连接
client.start();

【tips】namespace("test")创建一个名为test的名称空间，会创建在根目录下，但是在idea中的"/"指的就是这个test目录，所有创建的新节点都会放在test目录下。

3）创建新节点

//1.基本创建
client.create().forPath("/test1");

//2.创建带有数据的节点
client.create().forPath("/test2","data".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

//3.设置节点类型
client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/test3");

//4.创建多级节点
client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath("/test4/test4_1");

【tips】①创建的节点默认值为服务器ip地址；

②数据要是byte[]类型；

③创建多级节点时，父节点不存在的话会报错，因此需要加creatingParentsIfNeeded()，这样父节点不存在时会自动创建父节点；

④目录必须要以/开头。

4）删除节点

//1.删除空节点
client.delete().forPath("/test1");

//2.删除非空节点
client.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath("/test2");

//3.保证删除成功，本质上就是重试机制
client.delete().guaranteed().forPath("/test1");

//4.删除回调
client.delete().inBackground(new BackgroundCallback() {
    @Override
    public void processResult(CuratorFramework curatorFramework, CuratorEvent curatorEvent) throws Exception {
        System.out.println("/test1被删除了");
        System.out.println(curatorEvent);
    }
}).forPath("/test1");

5）修改节点数据

//1.修改数据
client.setData().forPath("/test1","setdata".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//2.根据数据版本修改数据(推荐)
Stat status=new Stat();
client.getData().storingStatIn(status).forPath("/test1");
int version= status.getVersion();
client.setData().withVersion(version).forPath("/test1","haha".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

【tips】根据版本修改数据是为了避免其他客户端修改数据。

6）查询节点

//1.获取数据
byte[] data = client.getData().forPath("/test1");
System.out.println(new String(data));

//2.查询子节点
List<String> nodes = client.getChildren().forPath("/");
System.out.println(nodes);

//3.查询节点状态信息
Stat status=new Stat();
client.getData().storingStatIn(status).forPath("/test1");
System.out.println(status);

（3）三种Watch事件监听★

ZooKeeper 允许某客户端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 服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上去，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变化时，会通知所有订阅者。

ZooKeeper 原生支持通过注册Watcher来进行事件监听，但是其使用并不是特别方便，需要开发人员自己反复注册Watcher，比较繁琐。

Curator引入了Cache来实现对 ZooKeeper 服务端事件的监听。

ZooKeeper提供了三种Watcher：

NodeCache：只是监听某特定节点
PathChildrenCache：监控某个ZNode的子节点们
TreeCache：可以监控整个树上的所有节点=PathChildrenCache+NodeCache

1）NodeCache

//1.创建NodeCache对象
//三个形参分别为：客户端对象、想注册NodeCache的节点、是否压缩数据
NodeCache nodeCache = new NodeCache(client, "/testNode", true);
//2.注册监听器Listener
nodeCache.getListenable().addListener(new NodeCacheListener() {
    @Override
    public void nodeChanged() throws Exception {
        System.out.println("/testNode节点变化了");
        //获取节点变化后的信息(数据、详细信息等)
        byte[] data = nodeCache.getCurrentData().getData();
        System.out.println("修改后的数据为：" + new String(data));
    }
});
//3.开启监听，形参默认为false，若设置为true，开启监听时会加载缓冲数据。
nodeCache.start(true);

2）PathChildrenCache

//1.创建监听对象
PathChildrenCache pathChildrenCache = new PathChildrenCache(client, "/testNode", true);//true表示要缓存该节点数据
//2.注册监听器
pathChildrenCache.getListenable().addListener(new PathChildrenCacheListener() {
    @Override
    public void childEvent(CuratorFramework client, PathChildrenCacheEvent event) throws Exception {
        //根据子节点的状态(被修改、被删除等)进行操作
        //1)获取子节点状态
        PathChildrenCacheEvent.Type type = event.getType();
        //2)判断是不是被修改
        if (type.equals(PathChildrenCacheEvent.Type.CHILD_UPDATED)) {
            //3)获取修改后的数据
            byte[] data = event.getData().getData();
            System.out.println("修改后的数据为：" + new String(data));
        }
    }
});
//3.开启监听
pathChildrenCache.start();

3）TreeCache

//1.创建监听对象
TreeCache treeCache=new TreeCache(client,"/testNode");
//2.注册监听器
treeCache.getListenable().addListener(new TreeCacheListener() {
    @Override
    public void childEvent(CuratorFramework client, TreeCacheEvent event) throws Exception {
    }
});
//3.开启监听
treeCache.start();

（4）分布式锁★

1）分布式锁介绍

在同一台服务器开发涉及并发同步时，可以采用synchronized或者Lock的方式来解决多线程间的代码同步问题。但当应用是分布式集群工作的情况下，属于多JVM下的工作环境，跨JVM之间已经无法通过多线程的锁解决同步问题，因此处理这种跨机器的进程之间的数据同步问题就是分布式锁。

2）核心原理★

当客户端想要获取锁时，则创建节点，使用完锁，则删除该节点。

客户端获取锁时，在lock节点下创建临时顺序节点。
然后每个客户端都会获取lock的所有子节点，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。使用完锁后，将该节点删除。
如果发现自己创建的节点并非最小的，说明自己还没有获取到锁，此时客户端需要找到比自己小的那个节点，同时对其注册事件监听器，监听删除事件。
如果发现比自己小的那个节点被删除，则客户端的Watcher会收到相应通知，此时再次判断自己创建的节点是否是lock子节点中序号最小的，如果是则获取到了锁，如果不是则重复以上步骤继续获取到比自己小的一个节点，并注册监听。

3）Curator中的五种分布式锁

InterProcessSemaphoreMutex：分布式排它锁（非可重入锁）
InterProcessMutex：分布式可重入排它锁
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

4.Zookeeper集群

（1）Zookeeper集群介绍

1）Leader选举

Serverid：服务器ID。比如有三台服务器，编号分别是1,2,3。编号越大在选择算法中的权重越大。

Zxid：数据ID。服务器中存放的最大数据ID，值越大说明数据越新，在选举算法中数据越新权重越大。

在Leader选举的过程中，如果某台ZooKeeper 获得了超过半数的选票，则此ZooKeeper就可以成为Leader了。

2）集群角色

在ZooKeeper集群服中务中有三个角色：

Leader 领导者：处理事务请求，是集群内部各服务器的调度者。
Follower 跟随者：处理客户端非事务请求，转发事务请求给Leader服务器，可以参与Leader选举投票。
Observer 观察者：处理客户端非事务请求，转发事务请求给Leader服务器。
【tips】事务性请求包括更新、新增、删除操作；非事务性请求包括查询操作、exist操作等这些不影响数据的操作，因此不需要集群来保持事务性。

（2）Zookeeper集群搭建

搭建三个节点的Zookeeper集群。

1）准备工作：

安装jdk
将zookeeper压缩包上传到服务器
将zookeeper解压，建立/usr/local/zookeeper-cluster目录，将解压后的zookeeper复制到以下三个目录

/usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-1

/usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-2

/usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-3

在三个目录中分别创建data目录，并且将conf下zoo_sample.cfg 文件改名为 zoo.cfg
配置每一个Zookeeper 的数据目录和客户端端口分别为2181、2182、2183

vim /usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-1/conf/zoo.cfg

clientPort=2181
dataDir=/usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-1/data

2）配置集群

在每个zookeeper的data目录下创建一个 myid 文件，内容分别是1、2、3，用来记录每个服务器的ID。

在每一个zookeeper的zoo.cfg配置客户端访问端口（clientPort）和集群服务器IP列表。

vim /usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-1/conf/zoo.cfg
vim /usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-2/conf/zoo.cfg
vim /usr/local/zookeeper-cluster/zookeeper-3/conf/zoo.cfg

//每一个服务器的cfg中都要配置以下三条信息！
server.1=192.168.149.135:2881:3881
server.2=192.168.149.135:2882:3882
server.3=192.168.149.135:2883:3883

【tips】server.服务器ID=服务器IP地址:服务器之间通信端口:服务器之间投票选举端口
3）启动集群

启动集群就是分别启动每个zookeeper

【tips】启动后，可以查看每个zookeeper的状态(status)，可以看到其在集群中的角色：Mode为follower表示是跟随者（从），Mode为leader表示是领导者（主）。

（3）模拟集群异常

当领导者产生后，再次有新服务器加入集群，不会影响到现任领导者。但当集群中的主服务器(领导者)挂了，集群中的从服务器(跟随者)会自动进行选举，然后产生新得leader。