ZooKeeper作為頂級(jí)分布式開源項(xiàng)目，應(yīng)用非常廣泛，Dubbo和Kafka這些知名的開源項(xiàng)目都在使用。之前只是聽說(shuō)過(guò)它，并沒有仔細(xì)研究過(guò)。今天帶大家來(lái)學(xué)習(xí)下ZooKeeper，主要從ZooKeeper的安裝、可視化工具、應(yīng)用三方面來(lái)介紹，希望對(duì)大家有所幫助！

簡(jiǎn)介

ZooKeeper是一款分布式協(xié)調(diào)框架，它可以為分布式系統(tǒng)提供一致性服務(wù)。ZooKeeper最初由Yahoo開發(fā)，后來(lái)捐獻(xiàn)給了Apache基金會(huì)，現(xiàn)已成功Apache的頂級(jí)項(xiàng)目，目前在Github上有9.5k+Star。

分布式協(xié)調(diào)

要理解ZooKeeper我們首先需要了解下什么是分布式協(xié)調(diào)？這里拿Spring Cloud中注冊(cè)中心的例子來(lái)說(shuō)吧。

微服務(wù)（分布式）系統(tǒng)中有很多服務(wù)，相同的服務(wù)又有多個(gè)實(shí)例，我們?cè)趹?yīng)用中可以通過(guò)服務(wù)名來(lái)負(fù)載均衡地調(diào)用服務(wù)，而這些服務(wù)有可能會(huì)掛掉，也有可能會(huì)有新的實(shí)例加入。此時(shí)我們就需要一個(gè)東西來(lái)做協(xié)調(diào)，保存好服務(wù)名稱和可用實(shí)例調(diào)用IP的對(duì)應(yīng)關(guān)系，此時(shí)注冊(cè)中心就是一個(gè)分布式協(xié)調(diào)者的角色，而ZooKeeper就可以用來(lái)充當(dāng)這個(gè)協(xié)調(diào)者。

安裝

ZooKeeper的安裝無(wú)論是Windows還是Linux都是很方便的，我們先來(lái)學(xué)習(xí)下它的安裝。

Windows安裝

首先下載ZooKeeper安裝包，下載地址：https://www.apache.org/dyn/closer.lua/zookeeper/zookeeper-3.7.0/apache-zookeeper-3.7.0-bin.tar.gz

image.png

解壓到指定目錄，解壓完成后目錄結(jié)構(gòu)如下；

image.png

在conf目錄下創(chuàng)建配置文件zoo.cfg，內(nèi)容如下；

# 設(shè)置心跳時(shí)間，單位毫秒
tickTime=2000
# 存儲(chǔ)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)快照的文件夾
dataDir=I:/developer/env/apache-zookeeper-3.7.0-bin/data
# 監(jiān)聽客戶端連接的端口
clientPort=2181

進(jìn)入bin目錄，啟動(dòng)ZooKeeper服務(wù)；

zkServer.cmd

服務(wù)啟動(dòng)成功后，控制臺(tái)會(huì)輸出如下信息。

image.png

·Linux安裝

使用Docker安裝ZooKeeper無(wú)疑是最方便的，首先我們下載它的Docker鏡像；

docker pull zookeeper:3.7.0

創(chuàng)建好ZooKeeper的配置文件目錄，并切換到該目錄創(chuàng)建配置文件zoo.cfg；

mkdir /mydata/zookeeper/conf/ -p
cd /mydata/zookeeper/conf/
touch zoo.cfg

配置文件zoo.cfg內(nèi)容如下，直接使用VIM編輯即可；

# 設(shè)置心跳時(shí)間，單位毫秒
tickTime=2000
# 存儲(chǔ)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)快照的文件夾
dataDir=/tmp/zookeeper
# 監(jiān)聽客戶端連接的端口
clientPort=2181

運(yùn)行ZooKeeper容器。

docker run -p 2181:2181 --name zookeeper \
-v /mydata/zookeeper/conf/zoo.cfg:/conf/zoo.cfg \
-d zookeeper:3.7.0

命令行操作

接下來(lái)我們用命令行來(lái)操作下ZooKeeper，熟悉下ZooKeeper的使用。

首先使用zkCli命令行工具連接到ZooKeeper；

zkCli.cmd -server 127.0.0.1:2181

通過(guò)help可以命令查看ZooKeeper的常用命令；

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 0] help
ZooKeeper -server host:port -client-configuration properties-file cmd args
        addWatch [-m mode] path # optional mode is one of [PERSISTENT, PERSISTENT_RECURSIVE] - default is PERSISTENT_RECURSIVE
        addauth scheme auth
        close
        config [-c] [-w] [-s]
        connect host:port
        create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]
        delete [-v version] path
        deleteall path [-b batch size]
        delquota [-n|-b|-N|-B] path
        get [-s] [-w] path
        getAcl [-s] path
        getAllChildrenNumber path
        getEphemerals path
        history
        listquota path
        ls [-s] [-w] [-R] path
        printwatches on|off
        quit
        reconfig [-s] [-v version] [[-file path] | [-members serverID=host:port1:port2;port3[,...]*]] | [-add serverId=host:port1:port2;port3[,...]]* [-remove serverId[,...]*]
        redo cmdno
        removewatches path [-c|-d|-a] [-l]
        set [-s] [-v version] path data
        setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl
        setquota -n|-b|-N|-B val path
        stat [-w] path
        sync path
        version
        whoami

大家都知道Redis是通過(guò)key-value的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，而ZooKeeper是通過(guò)znode-value的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，znode有點(diǎn)像目錄，而/目錄就是ZooKeeper中的根目錄，通過(guò)如下命令可以查看所有znode；

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 1] ls /
[zookeeper]

創(chuàng)建一個(gè)znode叫做/zk_test，存儲(chǔ)字符串my_data，這用起來(lái)有點(diǎn)像Redis；

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 2] create /zk_test my_data
Created /zk_test

查看所有znode，可以看到zk_test這個(gè)znode；

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 3] ls /
[zk_test, zookeeper]

獲取znode中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 4] get /zk_test
my_data

修改znode中的數(shù)據(jù)；

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 5] set /zk_test test_data
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 6] get /zk_test
test_data

刪除znode中的數(shù)據(jù)；

[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 7] delete /zk_test
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 8] ls /
[zookeeper]

可視化管理

PrettyZoo是一款基于 Apache Curator 和 JavaFX 實(shí)現(xiàn)的 Zookeeper 圖形化管理客戶端。顏值很高，推薦使用。

首先下載PrettyZoo的安裝包，下載地址：https://github.com/vran-dev/PrettyZoo/releases

image.png
我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)連接，連接到ZooKeeper，可以發(fā)現(xiàn)PrettyZoo是支持通過(guò)SSH通道連接的；

image.png
雙擊連接，我們可以查看到ZooKeeper中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，很清楚的發(fā)現(xiàn)，ZooKeeper是按目錄結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的；

image.png
右鍵目錄，我們可以創(chuàng)建和刪除znode，有了這個(gè)工具，基本上可以和命令行操作說(shuō)再見了；

image.png
如果你還是覺得命令行比較炫酷的話，PrettyZoo也實(shí)現(xiàn)了命令行功能，打開命令行標(biāo)簽就可以愉快地敲命令了。

image.png

節(jié)點(diǎn)類型

ZooKeeper中的節(jié)點(diǎn)（znode）是有生命周期的，這取決于節(jié)點(diǎn)的類型。類型有主要有下面四種：

持久節(jié)點(diǎn)（Persistent）：默認(rèn)節(jié)點(diǎn)類型，節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建后，會(huì)一直存在。
持久順序節(jié)點(diǎn)（Persistent Sequential）：具有持久節(jié)點(diǎn)特性，節(jié)點(diǎn)名稱后會(huì)增加自增數(shù)字后綴。
臨時(shí)節(jié)點(diǎn)（Ephemeral）：臨時(shí)存在，當(dāng)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的會(huì)話關(guān)閉時(shí)，節(jié)點(diǎn)被刪除。
臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)（Ephemeral Sequential）：具有臨時(shí)節(jié)點(diǎn)特性，節(jié)點(diǎn)名稱后會(huì)增加自增數(shù)字后綴。
如果你用命令行創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的話，順序特性對(duì)應(yīng)-s選項(xiàng)，臨時(shí)特性對(duì)應(yīng)-e選項(xiàng)，比如如下命令：

# 創(chuàng)建持久順序節(jié)點(diǎn)
create -s /test/seq segText
# 創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)
create -e /test/tmp tmpText
# 創(chuàng)建臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)
create -s -e /test/seqTmp setTmpText

創(chuàng)建成功后顯示如下：

image.png

如果你用PrettyZoo來(lái)創(chuàng)建的話，只要勾選一個(gè)選項(xiàng)即可。

image.png

作為注冊(cè)中心使用

CAP是分布式架構(gòu)中的重要理論，其包括一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容忍性(Partition tolerance)。我們經(jīng)常使用的Eureka支持AP，而ZooKeeper支持CP。接下來(lái)我們學(xué)習(xí)下ZooKeeper在Spring Cloud中作為注冊(cè)中心的應(yīng)用。

ZooKeeper作為注冊(cè)中心使用，用法基本和Eureka和Consul相同，首先我們需要在pom.xml中添加ZooKeeper的服務(wù)發(fā)現(xiàn)組件；

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
</dependency>

之后修改配置文件application.yml，添加ZooKeeper相關(guān)配置；

spring:
  cloud:
    zookeeper:
      # zookeeper連接地址
      connect-string: localhost:2181
      discovery:
        # 作為服務(wù)注冊(cè)
        register: true
        # 注冊(cè)時(shí)使用IP地址而不是hostname
        prefer-ip-address: true

這里還是使用《Spring Cloud學(xué)習(xí)教程》中的例子，有兩個(gè)服務(wù)zookeeper-ribbon-service和zookeeper-user-service，前者通過(guò)Ribbon遠(yuǎn)程調(diào)用后者；

image.png
分別啟動(dòng)兩個(gè)服務(wù)，我們通過(guò)PrettyZoo可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ZooKeeper作為注冊(cè)中心時(shí)，注冊(cè)服務(wù)的名稱、IP、端口都被存儲(chǔ)到了里面；

image.png
我們調(diào)用zookeeper-ribbon-service中的接口測(cè)試下，發(fā)現(xiàn)可以正常訪問(wèn)，接口地址：http://localhost:8301/user/1

image.png
如果這時(shí)候我們把zookeeper-user-service服務(wù)關(guān)掉的話，我們可以發(fā)現(xiàn)ZooKeeper會(huì)自動(dòng)刪除存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；

image.png
由此可以看出，ZooKeeper作為微服務(wù)的注冊(cè)中心是通過(guò)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)服務(wù)上線時(shí)會(huì)向ZooKeeper中注冊(cè)，當(dāng)服務(wù)下線時(shí)會(huì)被ZooKeeper刪除，保障了微服務(wù)的高可用。

總結(jié)

今天我們學(xué)習(xí)了下ZooKeeper的安裝、可視化工具PrettyZoo的使用以及ZooKeeper在Spring Cloud中作為注冊(cè)中心的應(yīng)用。其實(shí)ZooKeeper在分布式系統(tǒng)中還有很多應(yīng)用，比如說(shuō)做分布式鎖、實(shí)現(xiàn)選主功能、取代UUID來(lái)生成唯一ID，大家感興趣的話可以深入研究下！

參考資料

官方文檔：https://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperStarted.html

項(xiàng)目源碼地址

https://github.com/macrozheng/springcloud-learning

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分布式協(xié)調(diào)

安裝

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可視化管理

節(jié)點(diǎn)類型

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