思维导图
前言
在很多时候，咱们都能够在各种框架利用中看到ZooKeeper的身影，比方Kafka中间件，Dubbo框架，Hadoop等等。为什么到处都看到ZooKeeper？
一、什么是ZooKeeper
ZooKeeper是一个分布式服务协调框架，提供了分布式数据一致性的解决方案，基于ZooKeeper的数据结构，Watcher，选举机制等特点，能够实现数据的公布/订阅，软负载平衡，命名服务，对立配置管理，分布式锁，集群治理等等。
二、为什么应用ZooKeeper
ZooKeeper能保障：
- 更新申请程序进行。来自同一个client的更新申请按其发送程序顺次执行
- 数据更新原子性。一次数据更新要么胜利，要么失败
- 全局惟一数据视图。client无论连贯到哪个server，数据视图都是统一的
- 实时性。在肯定工夫范畴内，client读到的数据是最新的
三、数据结构
ZooKeeper的数据结构和Unix文件系统很相似，总体上能够看做是一棵树，每一个节点称之为一个ZNode，每一个ZNode默认能存储1M的数据。每一个ZNode可通过惟一的门路标识。如下图所示：
创立ZNode时，能够指定以下四种类型，包含：
- PERSISTENT，持久性ZNode。创立后，即便客户端与服务端断开连接也不会删除，只有客户端被动删除才会隐没。
- PERSISTENT_SEQUENTIAL，持久性程序编号ZNode。和持久性节点一样不会因为断开连接后而删除，并且ZNode的编号会主动减少。
- EPHEMERAL，临时性ZNode。客户端与服务端断开连接，该ZNode会被删除。
- EPEMERAL_SEQUENTIAL，临时性程序编号ZNode。和临时性节点一样，断开连接会被删除，并且ZNode的编号会主动减少。
四、监听告诉机制
Watcher是基于观察者模式实现的一种机制。如果咱们须要实现当某个ZNode节点发生变化时收到告诉，就能够应用Watcher监听器。
客户端通过设置监督点（watcher）向 ZooKeeper 注册须要接管告诉的 znode，在 znode 发生变化时 ZooKeeper 就会向客户端发送音讯。
这种告诉机制是一次性的。一旦watcher被触发，ZooKeeper就会从相应的存储中删除。如果须要一直监听ZNode的变动，能够在收到告诉后再设置新的watcher注册到ZooKeeper。
监督点的类型有很多，如监控ZNode数据变动、监控ZNode子节点变动、监控ZNode 创立或删除。
五、选举机制
ZooKeeper是一个高可用的利用框架，因为ZooKeeper是反对集群的。ZooKeeper在集群状态下，配置文件是不会指定Master和Slave，而是在ZooKeeper服务器初始化时就在外部进行选举，产生一台做为Leader，多台做为Follower，并且恪守半数可用准则。
因为恪守半数可用准则，所以5台服务器和6台服务器，实际上最大容许宕机数量都是3台，所以为了节约老本，集群的服务器数量个别设置为奇数。
如果在运行时，如果长时间无奈和Leader放弃连贯的话，则会再次进行选举，产生新的Leader，以保障服务的可用。
六、初の体验
首先在官网下载ZooKeeper，我这里用的是3.3.6版本。
而后解压，复制一下/conf目录下的zoo_sample.cfg文件，重命名为zoo.cfg。
批改zoo.cfg中dataDir的值，并创立对应的目录：
最初到/bin目录下启动，我用的是window零碎，所以启动zkServer.cmd，双击即可：
启动胜利的话就能够看到这个对话框：
可视化界面的话，我举荐应用ZooInspector，操作比拟简便：
6.1 应用java连贯ZooKeeper
首先引入Maven依赖：
<dependency> <groupId>org.apache.zookeeper</groupId> <artifactId>zookeeper</artifactId> <version>3.4.6</version></dependency>接着咱们写一个Main办法，进行操作：
//连贯地址及端口号 private static final String SERVER_HOST = "127.0.0.1:2181"; //会话超时工夫 private static final int SESSION_TIME_OUT = 2000; public static void main(String[] args) throws Exception { //参数一：服务端地址及端口号 //参数二：超时工夫 //参数三：监听器 ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper(SERVER_HOST, SESSION_TIME_OUT, new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent watchedEvent) { //获取事件的状态 Event.KeeperState state = watchedEvent.getState(); //判断是否是连贯事件 if (Event.KeeperState.SyncConnected == state) { Event.EventType type = watchedEvent.getType(); if (Event.EventType.None == type) { System.out.println("zk客户端已连贯..."); } } } }); zooKeeper.create("/java", "Hello World".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT); System.out.println("新增ZNode胜利"); zooKeeper.close(); }创立一个持久性ZNode，门路是/java，值为"Hello World"：
七、API概述
7.1 创立
public String create(final String path, byte data[], List<ACL> acl, CreateMode createMode)参数解释：
- path ZNode门路
- data ZNode存储的数据
- acl ACL权限管制
- createMode ZNode类型
ACL权限管制，有三个是ZooKeeper定义的罕用权限，在ZooDefs.Ids类中：
/** * This is a completely open ACL. * 齐全凋谢的ACL，任何连贯的客户端都能够操作该属性znode */public final ArrayList<ACL> OPEN_ACL_UNSAFE = new ArrayList<ACL>(Collections.singletonList(new ACL(Perms.ALL, ANYONE_ID_UNSAFE)));/** * This ACL gives the creators authentication id's all permissions. * 只有创建者才有ACL权限 */public final ArrayList<ACL> CREATOR_ALL_ACL = new ArrayList<ACL>(Collections.singletonList(new ACL(Perms.ALL, AUTH_IDS)));/** * This ACL gives the world the ability to read. * 只能读取ACL */public final ArrayList<ACL> READ_ACL_UNSAFE = new ArrayList<ACL>(Collections.singletonList(new ACL(Perms.READ, ANYONE_ID_UNSAFE)));createMode就是后面讲过的四种ZNode类型：
public enum CreateMode { /** * 持久性ZNode */ PERSISTENT (0, false, false), /** * 持久性主动减少顺序号ZNode */ PERSISTENT_SEQUENTIAL (2, false, true), /** * 临时性ZNode */ EPHEMERAL (1, true, false), /** * 临时性主动减少顺序号ZNode */ EPHEMERAL_SEQUENTIAL (3, true, true);}7.2 查问
//同步获取节点数据public byte[] getData(String path, boolean watch, Stat stat){ ...}//异步获取节点数据public void getData(final String path, Watcher watcher, DataCallback cb, Object ctx){ ...}同步getData()办法中的stat参数是用于接管返回的节点形容信息：
public byte[] getData(final String path, Watcher watcher, Stat stat){ //省略... GetDataResponse response = new GetDataResponse(); //发送申请到ZooKeeper服务器，获取到response ReplyHeader r = cnxn.submitRequest(h, request, response, wcb); if (stat != null) { //把response的Stat赋值到传入的stat中 DataTree.copyStat(response.getStat(), stat); }}应用同步getData()获取数据：
//数据的形容信息，包含版本号，ACL权限，子节点信息等等 Stat stat = new Stat(); //返回后果是byte[]数据，getData()办法底层会把形容信息复制到stat对象中 byte[] bytes = zooKeeper.getData("/java", false, stat); //打印后果 System.out.println("ZNode的数据data:" + new String(bytes));//Hello World System.out.println("获取到dataVersion版本号:" + stat.getVersion());//默认数据版本号是07.3 更新
public Stat setData(final String path, byte data[], int version){ ...}值得注意的是第三个参数version，应用CAS机制，这是为了避免多个客户端同时更新节点数据，所以须要在更新时传入版本号，每次更新都会使版本号+1，如果服务端接管到版本号，比照发现不统一的话，则会抛出异样。
所以，在更新前须要先查问获取到版本号，否则你不晓得以后版本号是多少，就没法更新：
//获取节点形容信息 Stat stat = new Stat(); zooKeeper.getData("/java", false, stat); System.out.println("更新ZNode数据..."); //更新操作，传入门路，更新值，版本号三个参数,返回后果是新的形容信息 Stat setData = zooKeeper.setData("/java", "fly!!!".getBytes(), stat.getVersion()); System.out.println("更新后的版本号为：" + setData.getVersion());//更新后的版本号为：1更新后，版本号减少了：
如果传入的版本参数是"-1"，就是通知zookeeper服务器，客户端须要基于数据的最新版本进行更新操作。然而-1并不是一个非法的版本号，而是一个标识符。
7.4 删除
public void delete(final String path, int version){ ...}- path 删除节点的门路
- version 版本号
这里也须要传入版本号，调用getData()办法即可获取到版本号，很简略：
Stat stat = new Stat();zooKeeper.getData("/java", false, stat);//删除ZNodezooKeeper.delete("/java", stat.getVersion());7.5 watcher机制
在下面第三点提到，ZooKeeper是能够应用告诉监听机制，当ZNode发生变化会收到告诉音讯，进行解决。基于watcher机制，ZooKeeper能玩出很多花色。怎么应用？
ZooKeeper的告诉监听机制，总的来说能够分为三个过程：
①客户端注册 Watcher
②服务器解决 Watcher
③客户端回调 Watcher客户端。
注册 watcher 有 4 种办法，new ZooKeeper()、getData()、exists()、getChildren()。上面演示一下应用exists()办法注册watcher：
首先须要实现Watcher接口，新建一个监听器：
public class MyWatcher implements Watcher { @Override public void process(WatchedEvent event) { //获取事件类型 Event.EventType eventType = event.getType(); //告诉状态 Event.KeeperState eventState = event.getState(); //节点门路 String eventPath = event.getPath(); System.out.println("监听到的事件类型:" + eventType.name()); System.out.println("监听到的告诉状态:" + eventState.name()); System.out.println("监听到的ZNode门路:" + eventPath); }}而后调用exists()办法，注册监听器：
zooKeeper.exists("/java", new MyWatcher());//对ZNode进行更新数据的操作，触发监听器zooKeeper.setData("/java", "fly".getBytes(), -1);而后在控制台就能够看到打印的信息：
这里咱们能够看到Event.EventType对象就是事件类型，咱们能够对事件类型进行判断，再配合Event.KeeperState告诉状态，做相干的业务解决，事件类型有哪些？
关上EventType、KeeperState的源码查看：
//事件类型是一个枚举public enum EventType { None (-1),//无 NodeCreated (1),//Watcher监听的数据节点被创立 NodeDeleted (2),//Watcher监听的数据节点被删除 NodeDataChanged (3),//Watcher监听的数据节点内容产生变更 NodeChildrenChanged (4);//Watcher监听的数据节点的子节点列表产生变更}//告诉状态也是一个枚举public enum KeeperState { Unknown (-1),//属性过期 Disconnected (0),//客户端与服务端断开连接 NoSyncConnected (1),//属性过期 SyncConnected (3),//客户端与服务端失常连贯 AuthFailed (4),//身份认证失败 ConnectedReadOnly (5),//返回这个状态给客户端，客户端只能解决读申请 SaslAuthenticated(6),//服务器采纳SASL做校验时 Expired (-112);//会话session生效}7.5.1 watcher的个性
- 一次性。一旦watcher被触发，ZK都会从相应的存储中移除。
zooKeeper.exists("/java", new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { System.out.println("我是exists()办法的监听器"); } }); //对ZNode进行更新数据的操作，触发监听器 zooKeeper.setData("/java", "fly".getBytes(), -1); //希图第二次触发监听器 zooKeeper.setData("/java", "spring".getBytes(), -1);- 串行执行。客户端Watcher回调的过程是一个串行同步的过程，这是为了保障程序。
zooKeeper.exists("/java", new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { System.out.println("我是exists()办法的监听器"); } }); Stat stat = new Stat(); zooKeeper.getData("/java", new Watcher() { @Override public void process(WatchedEvent event) { System.out.println("我是getData()办法的监听器"); } }, stat); //对ZNode进行更新数据的操作，触发监听器 zooKeeper.setData("/java", "fly".getBytes(), stat.getVersion());打印后果，阐明先调用exists()办法的监听器，再调用getData()办法的监听器。因为exists()办法先注册了。
- 轻量级。WatchedEvent是ZK整个Watcher告诉机制的最小告诉单元。WatchedEvent蕴含三局部：告诉状态，事件类型，节点门路。Watcher告诉仅仅通知客户端产生了什么事件，而不会阐明事件的具体内容。