zookeeper基础

1.zookeeper简介

ZooKeeper致力于提供一个高性能、高可用，且具备严格的顺序访问控制能力的分布式协调服务，是雅虎公司创建，是Google的Chubby一个开源的实现，也是Hadoop和Hbase的重要组件。

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2.设计目标

• 简单的数据结构：共享的树形结构，类似文件系统，存储于内存；
• 可以构建集群：避免单点故障，3-5台机器就可以组成集群，超过半数正常工作就能对外提供服务；
• 顺序访问：对于每个读请求，zk会分配一个全局唯一的递增编号，利用这个特性可以实现高级协调服务；
• 高性能：基于内存操作，服务于非事务请求，适用于读操作为主的业务场景。3台zk集群能达到13w QPS；

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3.应用场景

• 数据发布订阅 (以下都是基于数据发布订阅)
• 负载均衡
• 命名服务
• Master选举
• 集群管理
• 配置管理
• 分布式队列
• 分布式锁

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4.zookeeper基础

linux下安装zookeeper：

目录结构：
bin →存放系统脚本
conf → 存放配置文件
contrib → zk附加功能支持
dist-maven → maven仓库文件
docs → zk文档
lib → 依赖的第三方库
recipes → 经典场景样例代码
src → zk源码

其中bin和conf是非常重要的两个目录，也是经常用的。

bin目录：
其中zkServer为服务器，启动后默认端口为2181
zkCli为命令行客户端

conf目录：这里就不一一列举了，具体查阅资料

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5.ZK的特性

Zk的特性会从会话、数据节点，版本，Watcher，ACL权限控制，集群角色这些部分来了解，其中重点需要掌握的数据节点与Watcher。

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5.1 会话
客户端与服务端的一次会话连接，本质是TCP长连接，通过会话可以进行心跳检测和数据传输；
会话（session）是zookepper非常重要的概念，客户端和服务端之间的任何交互操作都与会话有关。

会话状态图：

Zk客户端和服务端成功连接后，就创建了一次会话，ZK会话在整个运行期间的生命周期中，会在不同的会话状态之间切换，这些状态包括：
CONNECTING、CONNECTED、RECONNECTING、RECONNECTED、CLOSE

1. 一旦客户端开始创建Zookeeper对象，客户端状态就会变成CONNECTING状态。
2. 同时客户端开始尝试连接服务端，连接成功后，客户端状态变为CONNECTED.

通常情况下，由于断网或其他原因，客户端与服务端出现断开情况，Zookeeper客户端会自动进行重连服务，同时客户端状态再次变成CONNCTING，直到重连上后，状态又变为CONNECTED，一般客户端的状态总是介于CONNECTING和CONNECTED之间。

但是，如果出现诸如会话超时、权限检查或是客户端主动退出程序等情况，客户端的状态就会直接变更为CLOSE状态

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5.2 ZK数据模型
ZooKeeper的视图结构和标准的Unix文件系统类似，其中每个节点称为“数据节点”或ZNode,每个znode可以存储数据，还可以挂载子节点，因此可以称之为“树”.

注意：创建节点的时候必须设置值，不然节点是创建不成功的。

• 在Zookeeper中，znode是一个跟Unix文件系统路径相似的节点，可以往这个节点存储或获取数据
• 通过客户端可对znode进行增删改查的操作，还可以注册watcher监控znode的变化。

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5.3 ZK节点类型

节点类型是非常重要的,是项目实战的基础。

a、Znode有两种类型：
短暂（ephemeral）（create -e /testlinshi/linshi test1 客户端断开连接zk删除ephemeral类型节点,即linshi节点）
持久（persistent） （create -p /testlinshi/linshi test2 客户端断开连接zk不删除persistent类型节点）

b、Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent,持久）
PERSISTENT
PERSISTENT_SEQUENTIAL（持久序列/test0000000019 ）
EPHEMERAL
EPHEMERAL_SEQUENTIAL

创建znode时带-s参数即是顺序节点,znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护

c、在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序.

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5.4 zookeeper节点状态属性

如图

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5.5 ACL保障数据的安全

举个例子查看znode的ACL信息

world anyone cdrwa 三个字段为ACL信息,第一个字段表示采用哪一种机制，第二个id表示用户，permissions表示相关权限（如只读，读写，管理等）,即schemepermissions。

zookeeper提供了如下几种机制（scheme）：

• world: 它下面只有一个id, 叫anyone,world:anyone代表任何人，zookeeper中对所有人有权限的结点就是属于world:anyone的
• auth: 它不需要id,只要是通过authentication的user都有权限（zookeeper支持通过kerberos来进行authencation,也支持username/password形式的authentication)
• digest:它对应的id为username:BASE64(SHA1(password))，它需要先通过username:password形式的authentication
• ip: 它对应的id为客户机的IP地址，设置的时候可以设置一个ip段，比如ip:192.168.1.0/16,
  表示匹配前16个bit的IP段

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机制为auth:

addauth digest username:123456 # 需要先添加一个用户
setAcl /testAcl-auth auth:username:123456:crwa # 然后才可以拿着这个用户去设置权限,设置auth机制

getAcl /testAcl-auth # 密码都是以密文的形式存储的

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机制为digest：
create /testAcl-digest1 123

addauth digest username1:IkghJ5CIcrw6bRa3Zu2aSo2IblQ= # 需要先添加一个用户

setAcl /testAcl-digest1 digest:username1:IkghJ5CIcrw6bRa3Zu2aSo2IblQ=:crwa # 然后才可以拿着这个用户去设置权限,设置digest机制
注意设置digest机制的时候密码都是以密文形式的

getAcl /testAcl-digest1 # 密码都是以密文的形式存储的

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密文也可以在linux下通过命令获取：
shell>
java -Djava.ext.dirs=/soft/zookeeper-3.4.12/lib -cp /soft/zookeeper-3.4.12/zookeeper-3.4.12.jar org.apache.zookeeper.server.auth.DigestAuthenticationProvider username1:123456

username1:123456-> username1: IkghJ5CIcrw6bRa3Zu2aSo2IblQ=

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Permission
CREATE、READ、WRITE、DELETE、ADMIN 也就是 增、删、改、查、管理权限，这5种权限简写为crwda(即：每个单词的首字符缩写)
CREATE(c)：创建子节点的权限
DELETE(d)：删除节点的权限 （删除当前节点下的任意节点的权限）
READ(r)：读取节点数据的权限
WRITE(w)：修改节点数据的权限
ADMIN(a)：设置子节点权限的权限

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5.6 zookeeper日志可视化

前面以及讲了两个非常重要的配置一个是dataDir，存放的快照数据，一个是dataLogDir，存放的是事务日志文件。

查看快照文件：

查看日志文件则是用另一个类LogFormatter

java -cp /usr/local/zookeeper-3.4.14/zookeeper-3.4.14.jar:/usr/local/zookeeper-3.4.14/lib/slf4j-api-1.7.25.jar org.apache.zookeeper.server.LogFormatter log.14