Zookeeper快速入门：部署服务、基本概念与操作

一、部署服务

1.下载与安装

• 下载：

一定要下载编译后的文件，后缀为bin.tar.gz

wget https://dlcdn.apache.org/zookeeper/zookeeper-3.8.4/apache-zookeeper-3.8.4-bin.tar.gz

• 解压：

targetUrl填目标安装目录

tar -zxf apache-zookeeper-3.8.4-bin.tar.gz  targetUrl

2.查看并修改配置文件

配置文件在解压目录下的/conf中，提供了一个示范文件zoo_sample.cfg：

# The number of milliseconds of each tick
tickTime=2000
# The number of ticks that the initial 
# synchronization phase can take
initLimit=10
# The number of ticks that can pass between 
# sending a request and getting an acknowledgement
syncLimit=5
# the directory where the snapshot is stored.
# do not use /tmp for storage, /tmp here is just 
# example sakes.
dataDir=/tmp/zookeeper
# the port at which the clients will connect
clientPort=2181

• 解析：

  • tickTime=2000：这是 ZooKeeper 中最基本的时间单位，以毫秒为单位。它用于心跳检测以及最小会话超时时间的计算。在这个例子中，tickTime 被设置为 2000 毫秒（即 2 秒）。
  • initLimit=10：这个参数定义了集群中的 follower 节点与 leader 节点进行初始同步的最大时间限制，以 tickTime 为单位。例如，如果 tickTime 是 2000 毫秒，那么 initLimit 设置为 10 就意味着初始同步的最大时间是 20000 毫秒（即 20 秒）。
  • syncLimit=5：这个参数定义了 follower 节点与 leader 节点之间发送请求和接收响应的最大时间限制，同样以 tickTime 为单位。例如，如果 tickTime 是 2000 毫秒，那么 syncLimit 设置为 5 就意味着这个时间限制是 10000 毫秒（即 10 秒）。
  • dataDir=/tmp/zookeeper：这个参数指定了 ZooKeeper 存储数据快照的目录。在生产环境中，不建议使用 /tmp 目录，因为 /tmp 目录可能会在系统重启时被清空。应该选择一个持久化的存储位置来存放数据。
  • clientPort=2181：这个参数指定了客户端连接 ZooKeeper 服务的端口。默认情况下，ZooKeeper 服务监听 2181 端口。

• 修改配置文件：

# 复制一份
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
# 将dataDir=/tmp/zookeeper这一行的目录修改为存储数据的目录
vim zoo.cfg

3.启动

目前将zookeeper部署为单体结构的，先不考虑集群。

在bin目录下执行以下命令：

sh zkServer.sh start

• 通过客户端进行连接：

在bin目录下执行以下命令：

./zkCli.sh -server localhost:2181

二、基本概念与操作

1.节点类型

在 Apache ZooKeeper 中，节点（也称为 znode）是存储数据的基本单元。ZooKeeper 支持多种类型的节点，每种类型具有不同的特性和用途。

1. 持久节点 (Persistent Node)

   • 创建后不会自动删除，除非显式地调用删除操作。
   • 示例命令：

     ./zkCli.sh -server localhost:2181 create /persistent-node "data"
     

2. 临时节点 (Ephemeral Node)

   • 当创建该节点的客户端会话结束时，节点会被自动删除。
   • 临时节点不能有子节点。
   • 示例命令：

     ./zkCli.sh -server localhost:2181 create -e /ephemeral-node "data"
     

3. 持久顺序节点 (Persistent Sequential Node)

   • 创建时，ZooKeeper 会在节点路径末尾自动添加一个递增的序列号。
   • 序列号是全局唯一的，即使节点被删除后，序列号也不会被重用。
   • 示例命令：

     ./zkCli.sh -server localhost:2181 create -s /persistent-sequential-node "data"
     

4. 临时顺序节点 (Ephemeral Sequential Node)

   • 兼具临时节点和顺序节点的特性。
   • 当创建该节点的客户端会话结束时，节点会被自动删除，并且创建时会自动添加一个递增的序列号。
   • 示例命令：

     ./zkCli.sh -server localhost:2181 create -e -s /ephemeral-sequential-node "data"
     

特性总结

• 持久节点 (Persistent Node):

  • 不会自动删除。
  • 可以有子节点。
  • 适用于需要长期存在的数据。

• 临时节点 (Ephemeral Node):

  • 客户端会话结束时自动删除。
  • 不能有子节点。
  • 适用于表示客户端的存在或状态。

• 持久顺序节点 (Persistent Sequential Node):

  • 不会自动删除。
  • 创建时自动添加序列号。
  • 适用于需要唯一标识符的场景，例如任务分配。

• 临时顺序节点 (Ephemeral Sequential Node):

  • 客户端会话结束时自动删除。
  • 创建时自动添加序列号。
  • 适用于需要临时唯一标识符的场景，例如临时任务分配。

使用场景示例

• 分布式锁：

  • 使用临时顺序节点实现分布式锁。每个客户端创建一个临时顺序节点，通过比较节点的序列号来决定谁获得锁。

• 配置管理：

  • 使用持久节点存储配置信息，所有客户端都可以读取这些配置。

• 服务发现：

  • 使用临时节点注册服务实例，当服务实例宕机时，对应的临时节点会被自动删除。

• 任务调度：

  • 使用持久顺序节点分配任务，每个任务有一个唯一的序列号，确保任务的唯一性和有序性。

查看节点

依次创建以上四种节点，然后执行ls /命令可以看到创建的所有节点：

查看节点数据

示例：

get /ephemeral-node

2.文件系统层次结构

在 Apache ZooKeeper 中，节点（znode）可以形成一个层次结构，类似于文件系统中的目录和文件。每个节点可以有父节点和子节点。

注意，不能为临时节点创建子节点。

假设我们已经有了一个名叫persistent-node的父节点，可以为它创建一个子节点：

create /persistent-node/node1 "node1"

3.watcher

ZooKeeper 的 Watcher 机制是一种事件通知机制，允许客户端在特定事件发生时收到通知。这对于实现分布式协调和同步非常有用。

• Watcher 机制的工作原理：
  注册 Watcher：客户端可以在创建节点、获取节点数据、列出子节点等操作时注册一个 Watcher。注册 Watcher 后，当指定的事件发生时，ZooKeeper 会向客户端发送一个通知。
• 事件类型：
  NodeCreated：节点被创建。
  NodeDeleted：节点被删除。
  NodeDataChanged：节点的数据发生变化。
  ChildChanged：节点的子节点列表发生变化。
• 一次性通知：
  每个 Watcher 只触发一次。一旦触发，客户端需要重新注册 Watcher 以继续接收后续的通知。

4.ACLs

Zookeeper 的 ACLs（Access Control Lists，访问控制列表）用于定义哪些用户或客户端可以对 Zookeeper 中的 znodes 执行什么类型的访问。ACL 是一个重要的安全特性，它确保只有授权的实体才能执行特定的操作，如读取、写入、创建子节点等。

ACL 由两部分组成：

1. 权限（Permissions）：指定了允许的操作类型。Zookeeper 支持以下五种基本权限：

   • CREATE (c)：允许创建子节点。
   • READ (r)：允许获取节点数据和列出其子节点。
   • WRITE (w)：允许设置节点的数据。
   • DELETE (d)：允许删除子节点。
   • ADMIN (a)：允许设置权限。

2. 身份验证（Authentication）：指定哪个或哪些主体（通常是用户或客户端）被授予上述权限。这可以通过不同的认证模式来实现，比如：

   • world：任何人都可以访问，通常用作公共访问。
   • auth：任何通过了某种方式认证的用户，不区分具体的认证信息。
   • digest：基于用户名和密码的哈希值进行认证。
   • IP：根据客户端的 IP 地址限制访问。
   • SASL：使用简单的认证和安全层协议进行认证。

每个 znode 都有一个关联的 ACL 列表，该列表定义了不同主体对于该节点具有的权限。当一个操作请求到达时，Zookeeper 会检查发起请求的主体是否在目标 znode 的 ACL 列表中有相应的权限，如果匹配则允许操作，否则拒绝。

例如，如果你想要为特定的用户（如 “user1” 和 “user2”）赋予对某个 znode 的读写权限，你可以配置 digest 认证，并为这些用户创建对应的 digest 条目。

ACL 设置是通过 Zookeeper 客户端 API 进行的，在创建或修改 znode 时可以指定 ACL。此外，ACL 可以随时更新，但需要注意的是，更改 ACL 不会影响已经在等待或正在进行的操作；它们只影响后续的操作。