Zookeeper

Apache Zookeeper is an effort to develop and maintain an open-source server which enables highly reliable distributed coordination.

ZooKeeper实现了一个层次命名空间的数据模型，也可以认为它就是一个小型的、精简的文件系统。它的每个节点称为znode, znode除了本身能够包含一部分数据之外，还能够拥有子节点，当节点上的数据发生变化，或者其子节点发生变化，基于watcher机制，会发出相应的通知给订阅其状态变化的客户端。

Zookeeper启动失败，可以在./zookeeper.out文件查看异常日志

每台机器的myid中内容为服务的唯一标识，不能重复

确保每台机器必须能ping通，必要时请先关闭防火墙

在阿里云服务器上，请使用内网ip进行配置

确保使用的端口未被占用

Zookeeper集群机器数量只能是奇数个

集群

集群中服务器的状态

Zookeeper集群中服务器被划分为以下四种状态

• LOOKING：寻找Leader状态。处于该状态的服务器会认为集群中没有Leader，需要进行Leader选举；
• FOLLOWING：跟随着状态，说明当前服务器角色为Follower；
• LEADING：领导者状态，表明当前服务器角色为Leader；
• OBSERVING：观察者状态，表明当前服务器角色为Observer。

选票信息

每个选票中包含四个最基本的信息，服务器的ID，数据ID，逻辑时钟以及选举状态：

• 服务器ID：即myId，服务器的唯一标识，编号越大在选择算法中的权重越大；
• Zxid：事务 ID，服务器中存放的数据的事务 ID，值越大说明数据越新，在选举算法中数据越新权重越大。在 ZooKeeper 中通常是以事务 id（后面简称 zxid）来标识数据的新旧程度（版本），节点最新的 zxid 越大代表这个节点的数据越新，也就代表这个节点能力越强。zxid 的全称是 ZooKeeper Transaction Id，即 ZooKeeper 事务id。
• 逻辑时钟 Epoch：Epoch，逻辑时钟，或者叫投票次数，同一轮投票过程时钟值是相同的，每投完一次票这个数据就会增加，然后与接收到的其他服务器返回的投票信息中的数值相比，根据不同的值做出不同的判断；
• 选举状态：即上文提到的四种状态。

Leader选举的触发时机

• 集群启动，这个时候需要选举出新的Leader；
• Leader服务器宕机；
• Follow服务器宕机后，Leader服务器发现自己已经没有过半的Follow跟随自己了，不能对外提供服务（领导者选举）。

Leader 的选举

• 服务器初始状态
• 运行状态下集群 Leader 节点故障

运行期选举与初始状态投票过程基本类似，大致可以分为以下几个步骤：

• 状态变更。Leader 故障后，余下的非 Observer 服务器都会将自己的服务器状态变更为 LOOKING，然后开始进入 Leader 选举过程。
• 每个 Server 会发出投票。
• 接收来自各个服务器的投票，如果其他服务器的数据比自己的新会改投票。
• 处理和统计投票，每一轮投票结束后都会统计投票，超过半数即可当选。
• 改变服务器的状态，宣布当选。

在运行期选举还可能会遇到脑裂

配置

然后我们来看看这个配置文件里面都有些啥

tickTime=2000

• 服务器之间或客户端与服务端之间维持心跳的时间。就是每隔tickTime就会发送一次心跳。单位毫秒

initLimit=101

• 这个是配置Zookeeper接收客户端初始化连接最长能忍受initLimit心跳时间间隔。

syncLimit=51

• Leader与follow之间发送消息和应答的时间 总时间=syncLimit*tickTime

dataDir

• zookeeper数据保持路径 默认将log日志也保存在dataDir

dataLogDir

• zookeeper log日志保存地址 不设置默认是dataDir

clientPort=2181

• 客户端连接的端口

server.1=192.168.1.130:28881:38881
server.2=192.168.1.130:28882:38882
server.3=192.168.1.130:28883:38883

• 因为我的集群都是在同一台电脑上配置的，所以这里端口不能一样

Client

首先，实例化一个ZooKeeper对象，指定其三个参数。url为ZooKeeper服务器的地址。sessionTimeOut为会话的超时时间，ZooKeeper的会话超时时间的长度由客户端来确定，但是ZooKeeper的Server端会有两个配置，minSessionTimeout和maxSessionTimeout，minSessionTimeout的值默认为2倍的tickTime, maxSessionTimeout的值默认为20倍的tickTime，单位都是ms. tickTime也是服务端的一个配置项，是Server内部控制时间逻辑的最小时间单位，如果客户端发来的sessionTimeout超过minSessionTimeout~maxSessionTimeout这个范围，Server会自动取minSessionTimeout或者maxSessionTimeout作为sessionTimeout, 然后为这个Client新建一个session对象。最后一个参数为默认的watcher.如果包含boolean watch的读方法中传入true, 则将默认的watcher注册为所关注时间的watcher，如果传入false,则不注册任何watcher，这里暂且定为空。

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ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper(url,sesssionTimeout,null);
//注意将安装目录下的zookeeper的jar包拷贝出来导入你的project的libs中；zookeeper的默认端口号为21811

1 创建节点

通过ZooKeeper的API新增一个znode节点，节点在被创建时，需要制定节点的路径（此处为/root）包含的字节数据，访问权限（如果不想设置，则制定为Ids.OPEN_ACL_UNSAFE）,以及创建的节点类型，节点的类型如表所示：

创建节点实例：

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//创建/root节点，其包含的数据为“root data",访问权限为开放，所有人均可以访问，创建模式为持久化节点
zooKeeper.create("/root","root data".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

2 删除节点

当不需要某个节点，或者某个节点上的信息已经失效时，使用delete方法可以将该节点删除，删除时需要制定节点的版本号version,如果设置为-1，则匹配所有的版本，ZooKeeper会比较删除的节点版本是否和服务器上的版本一致，如果不一致则抛出异常。

删除节点实例：

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zooKeeper.delete("/root",-1);

3 设置和获取节点内容

如果想在已有节点中保存数据，可以通过ZooKeeper的setData方法，将数据保存到节点上，也可以通过ZooKeeper的getData方法来获取该节点保存的数据，一个znode中最多能够保存1MB的数据。 设置和获取节点内容的实例。

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//设置/root节点的数据，版本号为-1，如果匹配不到相应的节点，会抛出异常
zooKeeper.setData("/root","hello".getBytes(),-1);
//取得/root节点的数据，并反回其stat
Stat stat = new Stat();
byte[] data = zooKeeper.getData("/root",false,stat);12345

setData方法设置/root节点的数据为“hello”，getData方法取得root节点上保存的节点数据，false表示不使用默认的watcher，第三个参数为Stat, 表示节点的状态，是一个传出的参数，将会返回该节点当前的状态信息。

4 添加子节点

ZooKeeper支持在已有的节点下添加子节点，同样也是用使用create()方法，但是父节点必须存在，否则会跑出异常。 创建子节点的实例：

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zooKeeper.create("/root","root data".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
zooKeeper.create("/root/child","child data".getBytes(),Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

5 判断节点是否存在

当进行系统初始化时，或者当前需要给一个节点创建子节点时，通常需要判断系统中的一些节点是否存在。

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Stat stat = zooKeeper.exists("/root/child1",false);
if(stat==null){
System.out.println("节点不存在");
}else{
System.out.println("节点存在");
}

判断/root/child1节点是否存在，如果存在，返回stat不为null，否则为null.

6 watcher的实现

当节点的状态发生变化，通过watcher机制，可以让客户端得到通知，watcher需要实现org.apache.ZooKeeper.Watcher接口。节点的状态变化主要包含如表所示的几种情况。

watcher的实现实例：

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public class ZKWatcher implements Watcher{
@Override public void process(WacthedEvent event){
if(event.getType()==EventType.NodeDeleted)
//del
if(event.getType()==EventType.NodeChildrenChanged )
//del
if(event.getType()==EventType.NodeCreated)
//del
if(event.getType()==EventType.NodeDataChanged  )
//del
}
}

需要注意的是，ZooKeeper的watcher是一次性的，也就是说，每次在处理完状态变化时间之后，需要重新注册watcher,这一点很让人抓狂。这个特性也使得在处理时间和重新加上watcher这段时间发生的节点状态变化将无法被感知。

异常

ZooKeeer常常发生下面两种系统异常：

• org.apache.ZooKeeper.KeeperException.ConnectionLossException,客户端与其中的一台服务器socket连接出现异常，连接丢失；
• org.apache.ZooKeeper.KeeperException.SessionExpiredException, 客户端的session已经超过sessionTimeout,未进行任何操作。

ConnectionLossException异常可以通过重试进行处理，客户端会根据初始化ZooKeeper时传递的服务列表，自动尝试下一个服务端节点，而在这段时间内，服务端节点变更的事件就会丢失。 SessionExpiredException异常不能通过重试解决，需要应用重新创建一个新的客户端（new ZooKeeper()），这时所有的watcher和EPHEMERAL节点都将失效。 一般情况下，不采用原生态的API进行客户端操作，而是采用zkClient或者Curator进行操作。

原因：

1. 网络不通，端口不可用等；
2. zookeeper服务程序未正常启动；
3. 防火墙未关闭；