第8章 ZooKeeper操作

来源:https://www.cnblogs.com/dreamboy/archive/2018/07/10/9289883.html
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[TOC] 8.1 集群環境搭建 【操作目的】 由於在ZooKeeper集群中，會有一個Leader伺服器負責管理和協調其他集群伺服器，因此伺服器的數量通常都是單數，例如3，5，7...等，這樣數量為2n+1的伺服器就可以允許最多n台伺服器的失效。 【操作步驟】 本例中，我們仍然使用三個節點搭建部署 ...


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8.1 集群環境搭建

【操作目的】
由於在ZooKeeper集群中，會有一個Leader伺服器負責管理和協調其他集群伺服器，因此伺服器的數量通常都是單數，例如3，5，7...等，這樣數量為2n+1的伺服器就可以允許最多n台伺服器的失效。
【操作步驟】
本例中，我們仍然使用三個節點搭建部署ZooKeeper集群，搭建步驟如下：

1.上傳ZooKeeper安裝文件

在centos01節點中，上傳ZooKeeper安裝文件zookeeper-3.4.9.tar.gz到目錄/opt/softwares/中，並將其解壓到目錄/opt/modules/，解壓命令如下：

tar -zxvf zookeeper-3.4.9.tar.gz -C /opt/modules/

2.編寫配置文件

（1）在ZooKeeper安裝目錄下新建文件夾dataDir，用於存放ZooKeeper數據。
（2）在ZooKeeper安裝目錄下的conf文件夾中新建配置文件zoo.cfg，加入以下內容：

tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir=/opt/modules/zookeeper-3.4.9/dataDir
clientPort=2181

server.1=centos01:2888:3888
server.2=centos02:2888:3888
server.3=centos03:2888:3888

上述參數說明如下：
initLimit：集群中的Follower伺服器初始化連接Leader伺服器時能等待的最大心跳數（連接超時時長）。預設為10，即如果經過10個心跳之後Follower伺服器仍然沒有收到Leader伺服器的返回信息，則連接失敗。本例中該參數值為5，參數tickTime為2000，則連接超時時長為52000=10秒(即tickTimeinitLimit=10秒)。
syncLimit：集群中的Follower伺服器與Leader伺服器之間發送消息以及請求/應答時所能等待的最多心跳數。本例中，tickTime的值為2，時長為2*2000=4秒。
server.id：標識不同的ZooKeeper伺服器。ZooKeeper可以從“server.id=host:port1:port2”中讀取相關信息。其中，id值必須在整個集群中是唯一的，且大小在1到255之間；host是伺服器的名稱或IP地址；第一個埠（port1）是Leader埠，即該伺服器作為Leader時供Follower連接的埠；第二個埠（port2）是選舉埠，即選舉Leader伺服器時供其它Follower連接的埠。
dataDir：ZooKeeper保存數據的目錄。
clientPort：客戶端連接ZooKeeper伺服器的埠，ZooKeeper會監聽這個埠，接收客戶端的請求。
（3）在配置文件zoo.cfg中的參數dataDir指定的目錄下（此處為ZooKeeper安裝目錄下的dataDir文件夾）新建一個名為myid的文件，這個文件僅包含一行內容，即當前伺服器的id值，與參數server.id中的id值相同。本例中，當前伺服器（centos01）的id值為1，則應該在myid文件中寫入數字1。ZooKeeper啟動時會讀取該文件，將其中的數據與zoo.cfg里寫入的配置信息進行對比，從而獲取當前伺服器的身份信息。

3.拷貝ZooKeeper安裝信息到其它節點

centos01節點安裝完成後，需要拷貝整個ZooKeeper安裝目錄到centos02和centos03節點，命令如下：

scp -r /opt/modules/zookeeper-3.4.9/ hadoop@centos02:/opt/modules/
scp -r /opt/modules/zookeeper-3.4.9/ hadoop@centos03:/opt/modules/

4.修改其它節點配置

拷貝完成後，需要將centos02和centos03節點中的myid文件的值修改為對應的數字，即作出以下操作：
修改centos02節點中的opt/modules/zookeeper-3.4.9/dataDir/myid文件中的值為2。
修改centos03節點中的opt/modules/zookeeper-3.4.9/dataDir/myid文件中的值為3。

5.啟動ZooKeeper

分別進入每個節點的ZooKeeper安裝目錄，執行如下命令：

bin/zkServer.sh start

輸出以下信息代表啟動成功：
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED

需要註意的是，每台伺服器都要執行一遍啟動命令，這樣才能使得整個集群啟動起來。

6.查看啟動狀態

分別在各個節點上執行如下命令，查看ZooKeeper服務的狀態：

bin/zkServer.sh status

在centos01節點上查看服務狀態，輸出了以下信息：
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower

在centos02伺服器上查看服務狀態，輸出了以下信息：
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: follower

在centos03伺服器上查看服務狀態，輸出了以下信息：
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper-3.4.9/bin/../conf/zoo.cfg
Mode: leader

由此可見，本例中centos03伺服器上的ZooKeeper服務為Leader，其餘兩個ZooKeeper服務為Follower。
如果在查看啟動狀態時輸出以下信息，說明ZooKeeper集群啟動不成功，出現錯誤。
Error contacting service. It is probably not running.
此時需要修改bin/zkEvn.sh文件中的以下內容，將錯誤信息輸出到日誌文件。

if [ "x${ZOO_LOG4J_PROP}" = "x" ]  
then  
    ZOO_LOG4J_PROP="INFO,CONSOLE"  
fi

將上述內容中的CONSOLE改為ROLLINGFILE，修改後的內容如下：

if [ "x${ZOO_LOG4J_PROP}" = "x" ]  
then  
    ZOO_LOG4J_PROP="INFO,ROLLINGFILE"  
fi

修改後，重新啟動ZooKeeper集群，查看在ZooKeeper安裝目錄下生成的日誌文件zookeeper.log，發現報以下錯誤：
java.net.NoRouteToHostException: 沒有到主機的路由。
產生上述錯誤的原因是，系統沒有關閉防火牆，導致ZooKeeper集群間連接不成功。因此需要關閉系統防火牆（為了防止出錯，在最初的集群環境配置的時候可以直接將防火牆關閉），CentOS7關閉防火牆的命令如下：

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service

關閉各節點的防火牆後，重新啟動ZooKeeper，再一次查看啟動狀態，發現一切正常了。

7.測試客戶端連接

在centos01節點上（其它節點也可以），進入ZooKeeper安裝目錄，執行以下命令，可以連接ZooKeeper伺服器，連接成功後可以輸入ZooKeeper的Shell命令進行操作與測試了。

[hadoop@centos01]$ bin/zkCli.sh -server centos01:2181

8.2 命令行操作

【操作目的】
ZooKeeper的命令行工具類似於Shell。當ZooKeeper服務啟動以後，可以在其中一臺運行ZooKeeper服務的伺服器中輸入以下命令（需要進入ZooKeeper安裝目錄），啟動一個客戶端，連接到ZooKeeper集群：
[hadoop@centos01]$ bin/zkCli.sh -server centos01:2181
連接成功後，系統會輸出ZooKeeper的運行環境及配置信息，併在屏幕輸出“Welcome to ZooKeeper”等歡迎信息。之後就可以使用ZooKeeper命令行工具了。
【操作步驟】
以下是ZooKeeper命令行工具的一些簡單操作示例：
（1）使用ls命令，可以查看當前ZooKeeper中所包含的內容：

[zk: centos01:2181(CONNECTED) 4] ls /
[zookeeper]

可以看到，當前有一個名稱為zookeeper的Znode節點。
（2）使用create命令，可以創建一個新的Znode節點。例如，創建一個名為“zk”的Znode以及在它上面存放的元數據字元串“myData”，命令及輸出信息如下：

[zk: centos01:2181(CONNECTED) 2] create /zk "myData"
Created /zk

（3）使用get命令，可以查看某個Znode的詳細信息及其包含的元數據字元串。例如，查看Znode節點/zk的詳細信息，命令及輸出信息如下：

[zk: centos01:2181(CONNECTED) 6] get /zk
myData
cZxid = 0x800000002
ctime = Thu Mar 22 10:12:11 CST 2018
mZxid = 0x800000002
mtime = Thu Mar 22 10:12:11 CST 2018
pZxid = 0x800000002
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 6
numChildren = 0

（4）使用set命令，可以修改Znode節點的元數據字元串。例如，將Znode節點/zk所關聯的字元串修改為“myDataUpdate”，命令及輸出信息如下：

[zk: centos01:2181(CONNECTED) 10] set /zk "myDataUpdate"
cZxid = 0x800000002
ctime = Thu Mar 22 10:12:11 CST 2018
mZxid = 0x800000005
mtime = Thu Mar 22 10:18:19 CST 2018
pZxid = 0x800000002
cversion = 0
dataVersion = 3
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 12
numChildren = 0

（5）使用delete命令，可以將某個Znode節點刪除。例如，刪除上面創建的Znode節點/zk，命令如下：

[zk: centos01:2181(CONNECTED) 11] delete /zk

使用ZooKeeper命令行工具也可以創建有層次的目錄。例如，在/zk節點目錄下創建新的目錄node1，並關聯其元數據為“nodeData”，命令及輸出信息如下：

[zk: centos01:2181(CONNECTED) 18] create /zk/node1 "nodeData"
Created /zk/node1

8.3 Java API操作

除了可以使用命令行方式對ZooKeeper進行操作外，ZooKeeper還提供了Java API操作介面。下麵對ZooKeeper的常用Java API介面進行介紹。

8.3.1 創建Java工程

在編寫Java API之前，首先需要新建一個ZooKeeper項目。ZooKeeper項目的結構與普通的Java項目一樣，只是依賴的jar包不同。
在eclipse中新建一個Maven項目zk_demo（Maven項目的搭建此處不做過多講解），然後在該項目的pom.xml文件中添加以下代碼，以引入ZooKeeper的Java API依賴包：

   <dependency>
     <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
     <artifactId>zookeeper</artifactId>
     <version>3.4.9</version>
   </dependency>

配置好pom.xml後，即可進行ZooKeeper Java API的編寫。

8.3.2 創建節點

Zookeeper創建節點不支持遞歸調用，即無法在父節點不存在的情況下創建一個子節點，如在/zk0l節點不存在的情況下創建/zk01/ch01節點；並且如果一個節點已經存在，那麼創建同名節點時，會拋出NodeExistsException異常。
下麵我們創建一個節點/ zk001，節點的元數據為“zk001_data”，步驟如下：

1.編寫代碼

在新建的zk_demo項目中新建Java類CreatePath.java，完整代碼如下所示：

import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;

public class CreatePath {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String connectStr="192.168.170.128:2181,192.168.170.129:2181,192.168.170.130:2181";
        //參數1：伺服器連接字元串
        //參數2：連接超時時間
        //參數3：觀察者對象（回調函數）
        ZooKeeper zk = new ZooKeeper(connectStr, 3000, null);       
        /* 1.CreateMode 取值   
         *  PERSISTENT：持久化節點
         *  PERSISTENT_SEQUENTIAL：順序自動編號的目錄節點
         *  EPHEMERAL：臨時目錄節點，客戶端斷開連接時，這種節點會被自動刪除 
         *  EPHEMERAL_SEQUENTIAL：臨時自動編號節點 
         *  */
        String path=zk.create("/zk001", "zk001_data".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        System.out.println(path);
    }
}

2.程式解讀

ZooKeeper zk  = new ZooKeeper(connectStr, 3000, null);

新建一個ZooKeeper對象，傳入三個參數，第一個參數為以逗號分隔的伺服器連接字元串，格式：“host:埠”，這裡需要把所有的ZooKeeper伺服器的地址都寫上，而不是只寫其中一臺。ZooKeeper客戶端對象將從連接串中挑選任意一個伺服器進行連接，如果連接失敗，將嘗試連接另外一個伺服器，直到建立連接。這樣的好處是能保證ZooKeeper服務的高可靠性，防止因為其中一臺機器宕機而導致連接失敗。第二個參數為連接超時時間，這裡是3秒。第三個參數為觀察者對象，連接成功後會調用觀察者對象中的回調函數，這裡傳入null即可。

String path=zk.create("/zk001", "zk001_data".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

調用ZooKeeper對象的創建節點函數，返回創建的節點路徑，並需要傳入四個參數。第一個參數為節點名稱。第二個參數為節點數據，需要轉成位元組數組。第三個參數為許可權控制，這裡使用ZooKeeper自帶的完全開放許可權Ids.OPEN_ACL_UNSAFE。第四個參數為創建模式，它是一個枚舉類型，共有四個取值，PERSISTENT（持久化，這個目錄節點存儲的數據不會丟失 ，即客戶端失去連接之後不會被自動刪除）、PERSISTENT_SEQUENTIAL（順序自動編號的目錄節點，這種目錄節點在命名上會根據當前已經存在的節點數自動加 1，然後將已經成功創建的目錄節點名返回給客戶端）、EPHEMERAL（臨時目錄節點，客戶端斷開連接時，這種節點會被自動刪除）、EPHEMERAL_SEQUENTIAL（臨時自動編號目錄節點，客戶端斷開連接時，這種節點也會被自動刪除）。

3.運行程式

直接在eclipse中右擊運行該程式即可。

8.3.3 添加數據

我們可以通過調用ZooKeeper對象的setData()函數給節點添加數據，示例代碼如下：

@Test  
    public void setNodeData() throws Exception {  
        String connectStr="192.168.170.128:2181,192.168.170.129:2181,192.168.170.130:2181";
        ZooKeeper zk  = new ZooKeeper(connectStr, 3000, null);  
        Stat stat = zk.setData("/zk002", "zk002_data2".getBytes(), -1);  
        System.out.println(stat.getVersion());
    }

代碼解析：

Stat stat = zk.setData("/zk002", "zk002_data2".getBytes(), -1);

setData函數的第一個參數為節點路徑。第二個參數為需要添加的數據，並轉成位元組數組。第三個參數為版本號，-1代表所有版本。

8.3.4 獲取數據

我們可以調用ZooKeeper對象的getData()函數，獲得指定節點的數據，示例代碼如下：

@Test  
    public void getNodeData() throws Exception {  
        String connectStr="192.168.170.128:2181,192.168.170.129:2181,192.168.170.130:2181";
        ZooKeeper zk  = new ZooKeeper(connectStr, 3000, null);  
        Stat stat=new Stat();
    //返回指定路徑上的節點數據和節點狀態，節點的狀態會放入stat對象中
    byte[] bytes=zk.getData("/zk002", null, stat);
    System.out.println(new String(bytes));
    }

上述代碼獲取了節點/zk002的數據，而且轉成了字元串進行了輸出，並將節點/zk002的狀態放入了對象stat中。如需查看狀態信息，可以從對象stat中進行輸出查看。
可以看到，在getData函數的第二個參數，傳入的是null，也可以指定一個觀察者對象watcher，對節點數據的變化進行監聽，一旦有數據改變，就會觸發watcher指定的回調函數。我們對上方代碼加入觀察者後，示例代碼如下：

@Test  
    public void getNodeDataWatch() throws Exception {  
        String connectStr="192.168.170.128:2181,192.168.170.129:2181,192.168.170.130:2181";
        ZooKeeper zk  = new ZooKeeper(connectStr, 3000, null);  
        Stat stat=new Stat();
        //返回指定路徑上的節點數據和節點狀態，節點的狀態會放入stat對象中
        byte[] bytes=zk.getData("/zk002", new Watcher(){
            @Override
            public void process(WatchedEvent event) {
                System.out.println(event.getType());
            }
            
        }, stat);
        System.out.println(new String(bytes));
        
        //改變節點數據，觸發watch
        zk.setData("/zk002", "zk002_data_testwatch".getBytes(), -1); 
        
        //為了驗證是否觸發了watch，不讓程式結束
        while(true){
            Thread.sleep(3000);
        }
        
    }

代碼分析：

public void process(WatchedEvent event) {
    System.out.println(event.getType());
}

process 方法是 Watcher 介面中的一個回調方法，當 ZooKeeper 向客戶端發送一個 Watcher 事件通知時，客戶端就會對相應的 process 方法進行回調，從而實現對事件的處理。
process 方法包含 WatcherEvent 類型的參數，WatchedEvent 包含了每一個事件的三個基本屬性：通知狀態（KeeperState）、事件類型（EventType）和節點路徑（Path），ZooKeeper 使用 WatchedEvent 對象來封裝服務端事件並傳遞給 Watcher，從而方便回調方法 process 對服務端事件進行處理。
上述代碼通過System.out.println(event.getType());輸出服務端的事件類型，輸出結果為NodeDataChanged。從結果單詞的含義可知，節點數據被改變了。

while(true){
    Thread.sleep(3000);
}

為了能夠更好的驗證是否觸發了watch，不讓程式一次執行到底，從而加入了上方代碼，讓程式一直停留在此處。

8.3.5 刪除節點

我們可以通過調用ZooKeeper對象的delete()函數，對指定路徑節點進行刪除。示例代碼如下：

@Test
    public void deletePath() throws Exception{
        String connectStr="192.168.170.128:2181,192.168.170.129:2181,192.168.170.130:2181";
        ZooKeeper zk  = new ZooKeeper(connectStr, 3000, null);  
        //刪除節點 
        zk.delete("/zk001", -1);
    }

上述代碼中，delete函數需要傳入兩個參數，第一個參數為需要刪除的節點路徑。第二個參數為節點版本，如果是-1則代表刪除所有版本。

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