【总结】ZooKeeper基础

最新推荐文章于 2025-04-18 02:05:27 发布

Xzzz2020

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分类专栏： Zookeeper 文章标签： zookeeper

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本文全面介绍了Zookeeper的基础概念、数据模型、Watcher机制、ACL权限控制及FourLetterWords命令等内容，帮助读者深入了解Zookeeper如何在分布式系统中发挥作用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、分布式系统与Zookeeper简介

1. 简单介绍一下Zookeeper

是一个中间件，可以提供协调服务，比如说存储消息
作用于分布式系统，发挥其优势，可以为大数据服务
支持Java，提供java和c客户端的API

2. 什么是分布式系统？

很多台计算机组成一个整体，一个整体一致对外并且处理同一个请求
内部的每台计算机都可以互相通信（rest/rpc）
客户端到服务端的一次请求到相应结束会历经多台计算机

3. 列举一下Zookeeper的特性

一致性：数据一致性，只能保证数据的最终一致性，而不是强一致性，也就是说数据按照顺序分批入库，慢慢保存进来
原子性：事务要么成功，要么失败，不会局部化，局部化指的是部分机器成功，部分机器失败
单一视图：客户端连接集群中任意一个zookeeper节点，数据都是一致的
可靠性：每次对zookeeper的操作状态都会保存到服务端，我们可以去查看这个状态
实时性：客户端可以读到zookeeper服务端的最新数据

4. zoo.cfg常用配置有哪些？

tickTime：用于计算的基本时间单元，默认是2000ms。比如Session超时：给一个N倍数，N*ticktime后，会销毁
initLimit：用于集群，允许从节点连接并同步到master节点的初始化连接时间，以tickTime倍数表示，默认10倍
syncLimit：用于集群，master主节点与从节点之间发送消息，请求和应答的时间（心跳机制），默认5倍
dataDir：数据存储的目录，必须指定
dataLogDir：日志目录，如果没有配置，将存储在dataDir
clientPort：连接服务器的端口，默认2181

5. Zookeeper都有哪些作用？

master节点选举：主节点挂了以后，从节点就会接手主节点的工作，并且保证这个节点是唯一的。这也是首脑模式，从而保证我们的集群是高可用的。
统一配置文件管理：只需要部署一台服务器，则可以把相同的配置文件同步更新到其他所有服务器，此操作在云计算中用的比较多，比如可以统一修改redis的配置
发布与订阅：类似消息队列MQ，dubbo发布者把数据存储在znode上，订阅者会读取这个数据
提供分布式锁：提供在分布式环境下，类似于多线程中锁的机制，让不同的进制之间争夺资源

集群管理：集群中保证数据的强一致性。一个客户端修改了主节点的数据，那么主节点的附属节点也会同步修改，保证客户端不管从哪个节点读取数据，都是一致的

6. session的基本原理

客户端与服务端之间的连接存在会话，类似于Servlet中的session
每个会话都可以设置一个超时时间，客户端会定时向服务端发送一个ping包；心跳检测超时后，会话就会被清除
如果session过期，临时节点znode就会被抛弃或者删除

二、Zookeeper的基本数据模型

1. 简介

是一个树形结构，zk的数据模型也可以理解为linux/unix的文件目录：/usr/local…

每一个节点都称之为znode，它可以有子节点，也可以有数据
每一个节点分为临时节点和永久节点。临时节点除了人为对数据的操作，数据在客户端断开后也会消失；而永久节点相当于一个持久化的过程，这些数据只能人为添加或者删除。
每一个zk节点都有各自的版本号，可以通过命令行来显示节点信息
每当该节点的数据发生变化，该节点的版本号就会采用乐观锁的方式累加
删除或者修改过时的节点，版本号不匹配会报错
每个zk节点存储的数据不宜过大，几k即可
节点可以设置权限acl，可以通过权限限制用户的访问

2. 基本操作

启动zk和客户端连接zk

../bin/zkServer.sh start

../bin/zkCli.sh

显示指定节点的子节点

ls /xxxx/xxx

显示指定节点的子节点以及状态信息

ls2 /xxxx/xxx  # 相当于ls + stat

状态信息解释：

cZxid：创建时节点的id

ctime：创建节点的时间

mZxid：修改后的节点id

mtime：修改节点的时间

pZxid：子节点的id

cversion：子节点的version

dataVersion：当前节点的版本号

aclVersion：权限相关版本号

ephemeralOwner：如果是0x0代表是永久节点，反之是临时节点

dataLength：数据长度

numChildren：子节点的个数

显示节点的状态

stat /xxx/xxx

取出指定节点的数据

get /xxx/xxx

创建节点

creat [节点名称] [数据]  # 默认创建一个无序且持久化的永久节点
creat -e [节点名称] [数据] # 创建一个临时的节点
creat -s [节点名称] [数据]  # 默认创建一个有序且持久化的永久节点，每次累加1

覆盖节点的数据

set [节点名称] [数据]  # 直接覆盖节点的数据，并让其版本号+1
set [节点名称] [数据] [期望的版本号] # 类似于CAS，比较当前版本号和期望版本号是否相同，不同会报错

删除节点

delete [节点名称] # 直接删除该节点
delete [节点名称] [期望的版本号] # 只有版本号和当前最新的匹配才可以删除

建议使用带版本号的更新和删除机制，这样才可以实现乐观锁的机制

三、Watcher机制

1. 简单描述一下Watcher机制

针对每个节点的操作，比如说更新删除操作，都会有一个监督者，叫做watcher
当监控的某个对象（znode）发生了变化，则触发watcher事件，对于不同的操作，触发的watcher是不同的，比如说：节点创建、节点删除、节点数据更新
zk中watcher是一次性的，触发后就会立即销毁
父节点和子节点都会触发watcher，也就是说对子节点进行操作时，该子节点的父节点也会触发

2. Watcher的事件类型都有哪些？

创建父节点触发：NodeCreated
修改父节点数据触发：NodeDataChanged
删除父节点触发：NodeDeleted
创建子节点时触发：NodeChildrenChanged，需要先在父节点创建watcher
删除子节点时触发：NodeChildrenChanged，需要先在父节点创建watcher
修改子节点时：不会触发任何事件，如果想要触发watcher，需要把该子节点当作父节点来创建和观察watcher

3. 创建节点的Watcher

get [节点名称] watcher
stat [节点名称] watcher
ls [节点名称] watcher
ls2 [节点名称] watcher

4. watcher的使用场景

统一资源配置：在一个zk集群中，给每个节点设置一个watcher。修改集群中节点的数据，此时会触发watcher修改客户端的配置；与此同时，集群中所有的zk都会更新数据并且触发watcher，最后将更新所有的配置信息

四、ACL权限控制

1. 简介

针对节点可以设置相关读写等权限，目的是保障数据安全性
权限permissions可以指定不同的权限范围和角色

2. Acl权限列表的构成

acl通过[scheme: id : permissions]来构成权限列表

scheme：代表某种权限机制
id：代表允许访问的用户
permissions：权限组合字符串

3. 权限机制

world：world下只有一个id，即只有一个用户，也就是anyone，代表的是默认权限。组合的写法就是：world:anyone: [permissions]
auth：代表认证登录，需要注册用户拥有权限。组合的写法就是：auth:user:password:[permissions]
digest：需要对密码加密后才能访问。组合的写法就是：digest:user:BASE64(SHA1(password)):[permissions]
ip：限制ip地址访问。组合的写法就是：ip:xxx.xxx.xxx.xxx:[permissions]
super：超级管理员，拥有所有的权限。