Zookeeper的使用

1_客户端连接

通过bin目录下的zkCli.sh 命令连接即可

zkCli.sh

zkCli.sh默认连接的是当前节点的Zookeeper节点，如果我们要连接其他节点执行如下命令即可

zkCli.sh -timeout 5000 -server bobo02:2181

2_Zookeeper的数据结构

层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范
每个节点在 $Z oo k ee p er$ 中叫做Znode，并且有一个唯一的路径标识
节点Znode可以包含数据和子节点（但是EPHEMERAL类型的节点不能有子节点）
客户端应用可以在节点上设置监听器

在这里插入图片描述

3_节点类型

1、znode有两种类型：

节点类型	说明
持久节点（Persistent）	即使客户端断开连接，节点依然存在（断开连接不删除）。
临时节点（Ephemeral）	客户端会话结束后，节点会被自动删除（断开连接自己删除）。
顺序节点（Sequential）	$Z oo k ee p er$ 会为该节点分配一个顺序号，节点名会以顺序号形式命名。
容器节点（Container）	是一种特殊的持久性节点，用于管理一组相关的子节点。当容器的最后一个子节点被删除时，该容器将被删除。

知道前两种类型即可，第三种和第四种节点类型是我的一个补充。

2、znode有四种形式的目录节点（默认是persistent）如下

序号	节点类型	描述
1	PERSISTENT	持久节点
2	PERSISTENT_SEQUENTIAL	持久有序节点
3	EPHEMERAL	短暂节点
4	EPHEMERAL_SEQUENTIAL	短暂有序节点

创建 Znode 时设置顺序标识，znode 名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，有父节点维护在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序。

如果有多个Session创建同一个创建临时节点时让节点有序，则不会进行覆盖创建【Node already exists】，而是后面跟随一个递增的分布式序号(规避覆盖，分布式情况下统一命名)。

在这里插入图片描述

4_节点属性

一个 znode 节点不仅可以存储数据，还有一些其他特别的属性。

节点属性	注解
cZxid	该数据节点被创建时的事务Id
ctime	该数据节点创建时间
mZxid	该数据节点被修改时最新的事物Id
mtime	该数据节点最后修改时间
pZxid	当前节点的父级节点事务Id
cversion	子节点版本号（子节点修改次数，每修改一次值+1递增）
dataVersion	当前节点版本号（每修改一次值+1递增）
aclVersion	当前节点acl版本号（节点被修改acl权限，每修改一次值+1递增）
ephemeralOwner	临时节点标识，当前节点如果是临时节点，则存储的创建者的会话id(sessionId)，如果不是，那么值=0
dataLength	当前节点所存储的数据长度
numChildren	当前节点下子节点的个数
data	数据（通常小于 1 MB），二进制安全

Zxid保证事务的顺序一致性

$Z ooKee p er$ 在选举时通过比较各结点的zxid和机器ID选出新的主结点。

Zxid由Leader节点生成，有新写入事件时，Leader生成新zxid并随提案一起广播，每个结点本地都保存了当前最近一次事务的 zxid，zxid 是递增的，所以谁的 zxid 越大，就表示谁的数据是最新的。

ZXID的生成规则如下：

在这里插入图片描述

ZXID 由两部分组成：

任期（Epoch）：完成本次选举后，直到下次选举前，由同一Leader负责协调写入；
事务计数器：单调递增，每生效一次写入，计数器加一。

ZXID的高 32 位是 Epoch 用来标识朝代变化，比如每次选举 Epoch 都会加改变。

可以理解为当前集群所处的年代或者周期，每个 Leader 就像皇帝，都有自己的年号，所以每次改朝换代，Leader 变更之后，都会在前一个年代的基础上加 1。

这样就算旧的 Leader 崩溃恢复之后，也没有人听它的了。

ZXID的低 32 位是计数器，所以同一任期内，ZXID是连续的，每个结点又都保存着自身最新生效的ZXID，通过对比新提案的ZXID与自身最新ZXID是否相差“1”，来保证事务严格按照顺序生效的。

5_常用命令

推荐使用 help 查看命令使用，因为不同版本会有明显差异。

命令	描述	语法	示例
help	查看 $Z oo k ee p er$ 命令	`help`	`help`
create	创建一个新节点。 `-s` 创建顺序节点， `-e` 创建临时节点， `-c` 创建容器节点， `-t` 设置 TTL。	`create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]`	`create -e /tmpNode "data" world:anyone:crwda`
delete	删除指定路径节点，（不能有子节点） `-v` 指定版本号，用于条件删除。	`delete [-v version] path`	`delete -v 1 /myNode`
deleteall	递归删除指定节点及其所有子节点。	`deleteall path`	`deleteall /myNode`
get	获取指定路径的节点数据。 `-s` 显示节点状态信息， `-w` 添加监听器。	`get [-s] [-w] path`	`get -s /myNode`
set	更新指定节点的数据。 `-s` 显示节点状态信息， `-v` 指定版本号。	`set [-s] [-v version] path data`	`set -s -v 1 /myNode "newData"`
ls	列出指定路径节点的子节点。 `-s` 显示节点状态信息， `-w` 添加监听器， `-R` 递归列出所有子节点。	`ls [-s] [-w] [-R] path`	`ls -s /myNode`
stat	获取指定路径节点的统计信息。（包括版本、修改时间等） `-w` 添加监听器。	`stat [-w] path`	`stat -w /myNode`
addWatch	添加永久性的监听器	`addWatch [-m mode] path`	`addWatch /myNode`
	[-m mode]	可选模式：`[PERSISTENT, PERSISTENT_RECURSIVE]`之一， `PERSISTENT`不监听子节点， `RECURSIVE`递归监听子节点，默认使用递归策略。	`addWatch -m PERSISTENT /myNode`
removewatches	移除指定路径的监听器。 `-c` 移除子节点监听器， `-d` 移除数据监听器， `-a` 移除所有监听器， `-l` 显示详细信息。	`removewatches path [-c /-d /-a] [-l]`	`removewatches /myNode -a -l`
printwatches	设置是否打印监听器触发的事件， `on` 开启，`off` 关闭。	`printwatches on / off`	`printwatches on`
sync	确保指定路径的节点数据与所有 Zookeeper 服务器同步。	`sync path`	`sync /myNode`
connect	连接到指定的 Zookeeper 服务器。	`connect host:port`	`connect localhost:2181`
close	关闭当前会话，但不退出 `zkCli` 工具。	`close`	`close`
quit	退出 `zkCli` 工具。	`quit`	`quit`
version	查看当前 Zookeeper 版本	`version`	`version`
addauth	添加认证信息， `scheme` 是认证方案（如 `digest`）， `auth` 是认证信息。	`addauth scheme auth`	`addauth digest user:password`
whoami	查看当前使用者信息	`whoami`	`whoami`
setAcl	设置指定节点的ACL (访问控制列表)。 `-s` 显示统计信息， `-v` 指定版本号， `-R` 递归设置所有子节点的 ACL。	`setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl`	`setAcl -R /myNode world:anyone:crwda`
getAcl	获取指定路径节点的 ACL 信息， `-s` 显示统计信息。	`getAcl [-s] path`	`getAcl -s /myNode`
config	获取/设置 Zookeeper 配置信息。 `-c` 只输出版本和连接信息， `-w` 用于添加监听器， `-s` 用于显示详细信息。	`config [-c] [-w] [-s]`	`config -s`
reconfig	动态修改 Zookeeper 集群配置。 `-s` 显示详细信息， `-v` 指定版本号。	`reconfig [-s] [-v version] [options]`	`reconfig -s`
	[options]	可选操作，`[-members]`， `[-add]，[-remove]，[-file path]`	对节点动态变更配置的操作
getAllChildrenNumber	获取指定路径节点的所有子节点数量。	`getAllChildrenNumber path`	`getAllChildrenNumber /myNode`
getEphemerals	获取指定路径下的所有临时节点。	`getEphemerals path`	`getEphemerals /myNode`
history	显示命令历史记录。	`history`	`history`
redo	重新执行之前的命令， `cmdno` 是命令编号。与`history`配合使用	`redo cmdno`	`redo 1`

注意事项

[ version ] 、[watch] 是老版本的可选参数，目前使用[-v]，[-w]代替，ls2也被废弃，变为ls -s 。

以前的版本还有rmr命令，现在也被废弃了，仅支持deleteall。

addWatch 是 3.6.x 以后支持的永久性的递归监视，这些监视在触发时不会删除，并且会以递归方式触发注册Znode以及所有子Znode的更改。

$Z oo k ee p er$ 的 ACL 包含读（r）、写（w）、创建（c）、删除（d）、管理员（a）权限的设置。例如，world:anyone:cdrwa 表示所有用户均拥有创建、删除、读取和写入的权限。

reconfig 解决困扰已久的zk扩容，需要每台服务器都重新配置zoo.cfg文件和重启zk的问题，这个功能需要在配置文件中提前开启。

6_Session

Client和 $Z oo k ee p er$ 集群建立连接，整个session状态变化如图所示：

在这里插入图片描述

如果 Client 因为 Timeout 和 $Z oo k ee p er$ Server 失去连接，client处在 CONNECTING 状态，会自动尝试再去连接Server，如果在 Session 有效期内再次成功连接到某个Server，则回到 CONNECTED 状态。

如果因为网络状态不好，Client和Server失去联系，client会停留在当前状态，会尝试主动再次连接 $Z oo k ee p er$ Server。

Client不能宣称自己的Session Expired，Session Expired是由 $Z oo k ee p er$ Server来决定的，Client可以选择自己主动关闭Session。

连接客户端的时候，会消耗一个事务id（简称Session也要消耗事务id即Zxid），断开连接也要统一所有节点所以还会消耗一个事务id。

Session会统一视图，所有节点一致，所以假设当前链接的节点当掉了，连到其他 follow 临时节点也不会消失。

7_Watcher事件监听

监听某个节点的数据内容变化，通过 get 命令带 -w 参数即可，get path watch 实现监控的。

注意监听一次节点只会触发一次(3.6.x支持永久递归监视)，如果要实现多次监听，那么可以在触发事件的处理函数中再次追加对节点的监听操作。

子节点的改变：

监听节点下面的子节点的改变。

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 14] ls -w /app1
[]

Watcher监听机制的工作原理

$Z oo k ee p er$ 允许客户端向服务端的某个Znode注册一个Watcher监听，当服务端的一些指定事件触发了这个Watcher，服务端会向指定客户端发送一个事件通知来实现分布式的通知功能，然后客户端根据 Watcher通知状态和事件类型做出业务上的改变。

可以把Watcher理解成客户端注册在某个Znode上的触发器，当这个Znode节点发生变化时（增删改查），就会触发Znode对应的注册事件，注册的客户端就会收到异步通知，然后做出业务的改变。

在这里插入图片描述

$Z ooKee p er$ 的 Watcher 机制主要包括客户端线程、客户端 WatcherManager、 $Z oo k ee p er$ 服务器三部分。
客户端向 $Z ooKee p er$ 服务器注册 Watcher 的同时，会将 Watcher 对象存储在客户端的WatchManager中。
当 $zoo k ee p er$ 服务器触发 watcher 事件后，会向客户端发送通知，客户端线程从 WatcherManager 中取出对应的 Watcher 对象来执行回调逻辑。

Watcher 特性总结：

特性	说明
一次性	一个Watch事件是一个一次性的触发器。一次性触发，客户端只会收到一次这样的信息。
异步	$Z oo k ee p er$ 服务器发送watcher的通知事件到客户端是异步的，不能期望能够监控到节点每次的变化， $Z oo k ee p er$ 只能保证最终的一致性，而无法保证强一致性。
轻量级	Watcher 通知非常简单，它只是通知发生了事件，而不会传递事件对象内容。
客户端串行	执行客户端 Watcher 回调的过程是一个串行同步的过程。
注册	注册 watcher用 `getData`、`exists`、`getChildren`方法
触发	触发 watcher用 `create`、`delete`、`setData`方法

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Zookeeper的使用

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2_Zookeeper的数据结构

3_节点类型

4_节点属性

5_常用命令

6_Session

7_Watcher事件监听

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