ZooKeeper学习总结 第一篇:ZooKeeper快速入门

1. 概述

Zookeeper是Hadoop的一个子项目,它是分布式系统中的协调系统,可提供的服务主要有:配置服务、名字服务、分布式同步、组服务等。

它有如下的一些特点:

  • 简单

Zookeeper的核心是一个精简的文件系统,它支持一些简单的操作和一些抽象操作,例如,排序和通知。

  • 丰富

         Zookeeper的原语操作是很丰富的,可实现一些协调数据结构和协议。例如,分布式队列、分布式锁和一组同级别节点中的“领导者选举”。

  • 高可靠

Zookeeper支持集群模式,可以很容易的解决单点故障问题。

  • 松耦合交互

不同进程间的交互不需要了解彼此,甚至可以不必同时存在,某进程在zookeeper中留下消息后,该进程结束后其它进程还可以读这条消息。

  • 资源库

         Zookeeper实现了一个关于通用协调模式的开源共享存储库,能使开发者免于编写这类通用协议。

 

2. ZooKeeper的安装

  • 独立模式安装

Zookeeper的运行环境是需要java的,建议安装oracle的java6.

可去官网下载一个稳定的版本,然后进行安装:http://zookeeper.apache.org/

解压后在zookeeper的conf目录下创建配置文件zoo.cfg,里面的配置信息可参考统计目录下的zoo_sample.cfg文件,我们这里配置为:

tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir=/opt/zookeeper-data/
clientPort=2181

tickTime指定了ZooKeeper的基本时间单位(以毫秒为单位);

initLimit指定了启动zookeeper时,zookeeper实例中的随从实例同步到领导实例的初始化连接时间限制,超出时间限制则连接失败(以tickTime为时间单位);

syncLimit指定了zookeeper正常运行时,主从节点之间同步数据的时间限制,若超过这个时间限制,那么随从实例将会被丢弃;

dataDirzookeeper存放数据的目录;

clientPort用于连接客户端的端口。

  • 启动一个本地的ZooKeeper实例
% zkServer.sh start

检查ZooKeeper是否正在运行

echo ruok | nc localhost 2181

若是正常运行的话会打印“imok”。

3. ZooKeeper监控

  • 远程JMX配置

默认情况下,zookeeper是支持本地的jmx监控的。若需要远程监控zookeeper,则需要进行进行如下配置。

默认的配置有这么一行:

ZOOMAIN="-Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=$JMXLOCALONLY org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain"

咱们在$JMXLOCALONLY后边添加jmx的相关参数配置:

ZOOMAIN="-Dcom.sun.management.jmxremote
        -Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=$JMXLOCALONLY
                -Djava.rmi.server.hostname=192.168.1.8
                -Dcom.sun.management.jmxremote.port=1911
                -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
                -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false
                 org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain"

这样就可以远程监控了,可以用jconsole.exe或jvisualvm.exe等工具对其进行监控。

  • 身份验证

这里没有配置验证信息,如果需要请参见我的博文jvisualvm远程监控tomcat:http://www.cnblogs.com/leocook/p/jvisualvmandtomcat.html

4. Zookeeper的存储模型

Zookeeper的数据存储采用的是结构化存储,结构化存储是没有文件和目录的概念,里边的目录和文件被抽象成了节点(node),zookeeper里可以称为znode。Znode的层次结构如下图:

最上边的是根目录,下边分别是不同级别的子目录。

5. Zookeeper客户端的使用

  • zkCli.sh

可使用./zkCli.sh -server localhost来连接到Zookeeper服务上。

使用ls /可查看根节点下有哪些子节点,可以双击Tab键查看更多命令。

  • Java客户端

可创建org.apache.zookeeper.ZooKeeper对象来作为zk的客户端,注意,java api里创建zk客户端是异步的,为防止在客户端还未完成创建就被使用的情况,这里可以使用同步计时器,确保zk对象创建完成再被使用。

  • C客户端

可以使用zhandle_t指针来表示zk客户端,可用zookeeper_init方法来创建。可在ZK_HOME\src\c\src\ cli.c查看部分示例代码。

6. Zookeeper创建Znode

Znode有两种类型:短暂的和持久的。短暂的znode在创建的客户端与服务器端断开(无论是明确的断开还是故障断开)连接时,该znode都会被删除;相反,持久的znode则不会。

public class CreateGroup implements Watcher{
    private static final int SESSION_TIMEOUT = 1000;//会话延时

    private ZooKeeper zk = null;
    private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);//同步计数器

    public void process(WatchedEvent event) {
        if(event.getState() == KeeperState.SyncConnected){
            countDownLatch.countDown();//计数器减一
        }
    }

    /**
     * 创建zk对象
     * 当客户端连接上zookeeper时会执行process(event)里的countDownLatch.countDown(),计数器的值变为0,则countDownLatch.await()方法返回。
     * @param hosts
     * @throws IOException
     * @throws InterruptedException
     */
    public void connect(String hosts) throws IOException, InterruptedException {
        zk = new ZooKeeper(hosts, SESSION_TIMEOUT, this);
        countDownLatch.await();//阻塞程序继续执行
    }
    
    /**
     * 创建group
     * 
     * @param groupName 组名
     * @throws KeeperException
     * @throws InterruptedException
     */
    public void create(String groupName) throws KeeperException, InterruptedException {
        String path = "/" + groupName;
        String createPath = zk.create(path, null, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE/*允许任何客户端对该znode进行读写*/, CreateMode.PERSISTENT/*持久化的znode*/);
        System.out.println("Created " + createPath);
    }
    
    /**
     * 关闭zk
     * @throws InterruptedException
     */
    public void close() throws InterruptedException {
        if(zk != null){
            try {
                zk.close();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw e;
            }finally{
                zk = null;
                System.gc();
            }
        }
    }
}
View Code

这里我们使用了同步计数器CountDownLatch,在connect方法中创建执行了zk = new ZooKeeper(hosts, SESSION_TIMEOUT, this);之后,下边接着调用了CountDownLatch对象的await方法阻塞,因为这是zk客户端不一定已经完成了与服务端的连接,在客户端连接到服务端时会触发观察者调用process()方法,我们在方法里边判断一下触发事件的类型,完成连接后计数器减一,connect方法中解除阻塞。

还有两个地方需要注意:这里创建的znode的访问权限是open的,且该znode是持久化存储的。

测试类如下:

public class CreateGroupTest {
    private static String hosts = "192.168.1.8";
    private static String groupName = "zoo";
    
    private CreateGroup createGroup = null;
    
    /**
     * init
     * @throws InterruptedException 
     * @throws KeeperException 
     * @throws IOException 
     */
    @Before
    public void init() throws KeeperException, InterruptedException, IOException {
        createGroup = new CreateGroup();
        createGroup.connect(hosts);
    }
    
    @Test
    public void testCreateGroup() throws KeeperException, InterruptedException {
        createGroup.create(groupName);
    }
    
    /**
     * 销毁资源
     */
    @After
    public void destroy() {
        try {
            createGroup.close();
            createGroup = null;
            System.gc();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

由于zk对象的创建和销毁代码是可以复用的,所以这里我们把它分装成了接口:

/**
 * 连接的观察者,封装了zk的创建等
 * @author leo
 *
 */
public class ConnectionWatcher implements Watcher {
    private static final int SESSION_TIMEOUT = 5000;

    protected ZooKeeper zk = null;
    private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

    public void process(WatchedEvent event) {
        KeeperState state = event.getState();
        
        if(state == KeeperState.SyncConnected){
            countDownLatch.countDown();
        }
    }
    
    /**
     * 连接资源
     * @param hosts
     * @throws IOException
     * @throws InterruptedException
     */
    public void connection(String hosts) throws IOException, InterruptedException {
        zk = new ZooKeeper(hosts, SESSION_TIMEOUT, this);
        countDownLatch.await();
    }
    
    /**
     * 释放资源
     * @throws InterruptedException
     */
    public void close() throws InterruptedException {
        if (null != zk) {
            try {
                zk.close();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw e;
            }finally{
                zk = null;
                System.gc();
            }
        }
    }
}
View Code

7. Zookeeper删除Znode

/**
 * 删除分组
 * @author leo
 *
 */
public class DeleteGroup extends ConnectionWatcher {
    public void delete(String groupName) {
        String path = "/" + groupName;
        
        try {
            List<String> children = zk.getChildren(path, false);
            
            for(String child : children){
                zk.delete(path + "/" + child, -1);
            }
            zk.delete(path, -1);//版本号为-1,
        } catch (KeeperException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

zk.delete(path,version)方法的第二个参数是znode版本号,如果提供的版本号和znode版本号一致才会删除这个znode,这样可以检测出对znode的修改冲突。通过将版本号设置为-1,可以绕过这个版本检测机制,无论znode的版本号是什么,都会直接将其删除。

测试类:

public class DeleteGroupTest {
    private static final String HOSTS = "192.168.1.137";
    private static final String groupName = "zoo";
    
    private DeleteGroup deleteGroup = null;
    
    @Before
    public void init() throws IOException, InterruptedException {
        deleteGroup = new DeleteGroup();
        deleteGroup.connection(HOSTS);
    }
    
    @Test
    public void testDelete() throws IOException, InterruptedException, KeeperException {
        deleteGroup.delete(groupName);
    }
    
    @After
    public void destroy() throws InterruptedException {
        if(null != deleteGroup){
            try {
                deleteGroup.close();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw e;
            }finally{
                deleteGroup = null;
                System.gc();
            }
        }
    }
}
View Code

8. Zookeeper的相关操作

ZooKeeper中共有9中操作:

create:创建一个znode

delete:删除一个znode

exists:测试一个znode

getACL,setACL:获取/设置一个znode的ACL(权限控制)

getChildren:获取一个znode的子节点

getData,setData:获取/设置一个znode所保存的数据

sync:将客户端的znode视图与ZooKeeper同步

这里更新数据是必须要提供znode的版本号(也可以使用-1强制更新,这里可以执行前通过exists方法拿到znode的元数据Stat对象,然后从Stat对象中拿到对应的版本号信息),如果版本号不匹配,则更新会失败。因此一个更新失败的客户端可以尝试是否重试或执行其它操作。

9. ZooKeeper的API

ZooKeeper的api支持多种语言,在操作时可以选择使用同步api还是异步api。同步api一般是直接返回结果,异步api一般是通过回调来传送执行结果的,一般方法中有某参数是类AsyncCallback的内部接口,那么该方法应该就是异步调用,回调方法名为processResult。

10. 观察触发器

可以对客户端和服务器端之间的连接设置观察触发器(后边称之为zookeeper的状态观察触发器),也可以对znode设置观察触发器。

  • 状态观察器

zk的整个生命周期如下:

可在创建zk对象时传入一个观察器,在完成CONNECTING状态到CONNECTED状态时,观察器会触发一个事件,该触发的事件类型为NONE,通过event.getState()方法拿到事件状态为SyncConnected。有一点需要注意的就是,在zk调用close方法时不会触发任何事件,因为这类的显示调用是开发者主动执行的,属于可控的,不用使用事件通知来告知程序。这一块在下篇博文还会详细解说。

  • 设置znode的观察器

可以在读操作exists、getChildren和getData上设置观察,在执行写操作create、delete和setData将会触发观察事件,当然,在执行写的操作时,也可以选择是否触发znode上设置的观察器,具体可查看相关的api。

当观察的znode被创建、删除或其数据被更新时,设置在exists上的观察将会被触发;

当观察的znode被删除或数据被更新时,设置在getData上的观察将会被触发;

当观察的znode的子节点被创建、删除或znode自身被删除时,设置在getChildren上的观察将会被触发,可通过观察事件的类型来判断被删除的是znode还是它的子节点。

对于NodeCreatedNodeDeleted根据路径就能发现是哪个znode被写;对于NodeChildrenChanged可根据getChildren来获取新的子节点列表。

注意:在收到收到触发事件到执行读操作之间,znode的状态可能会发生状态,这点需要牢记。

至此,编写简单的zookeeper应该是可以的了,下篇博文咱们来深入探讨zookeeper的相关知识。

 

参考地址:http://zookeeper.apache.org/doc/r3.4.6/

参考书籍:《hadoop权威指南》

posted on 2014-11-16 18:15  leocook  阅读(103175)  评论(4编辑  收藏

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