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Zookeeper

时间:2019-01-07 01:28:24      阅读:194      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:shel   容错性   数据   数据同步   pass   检测   根据   状态   事务日志文件   

ZK的特性

Zk的特性会从会话、数据节点,版本,WatcherACL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

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

看下这图,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:

CONNECTINGCONNECTEDRECONNECTINGRECONNECTEDCLOSE

一旦客户端开始创建Zookeeper对象,那么客户端状态就会变成CONNECTING状态,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,客户端与服务端之间会出现断开情况,一旦碰到这种情况,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,直到重新连上服务端后,状态又变为CONNECTED,在通常情况下,客户端的状态总是介于CONNECTINGCONNECTED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

 ZK数据模型

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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”

第二点需要注意的是,每一个znode都必须有值,如果没有值,节点是不能创建成功的。

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。

 Zookeeper节点类型

 

节点类型非常重要,是后面项目实战的基础。

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aZnode有两种类型:

短暂(ephemeral)(create -e /app1/test1 “test1” 客户端断开连接zk删除ephemeral类型节点) 
持久(persistent create -s /app1/test2 “test2” 客户端断开连接zk不删除persistent类型节点)

bZnode有四种形式的目录节点(默认是persistent

PERSISTENT 
PERSISTENT_SEQUENTIAL(持久序列/test0000000019  
EPHEMERAL 
EPHEMERAL_SEQUENTIAL

c、创建znode时设置顺序标识,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 

d、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

 命令行

 服务端常用命令

在准备好相应的配置之后,可以直接通过zkServer.sh 这个脚本进行服务的相关操作 

启动ZK服务:       sh bin/zkServer.sh start ·

查看ZK服务状态: sh bin/zkServer.sh status · 

停止ZK服务:       sh bin/zkServer.sh stop · 

重启ZK服务:       sh bin/zkServer.sh restart 

客户端常用命令

使用 zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181 连接到 ZooKeeper 服务,连接成功后,系统会输出 ZooKeeper 的相关环境以及配置信息。 命令行工具的一些简单操作如下:

 显示根目录下、文件: ls / 使用 ls 命令来查看当前 ZooKeeper 中所包含的内容 

 显示根目录下、文件: ls2 / 查看当前节点数据并能看到更新次数等数据 

创建文件,并设置初始内容: create /zk "test" 创建一个新的 znode节点“ zk ”以及与它关联的字符串  [-e] [-s] -e 零时节点】 【-s 顺序节点】

获取文件内容: get /zk 确认 znode 是否包含我们所创建的字符串  [watch]watch 监听】

 修改文件内容: set /zk "zkbak"  zk 所关联的字符串进行设置 ·

 删除文件: delete /zk 将刚才创建的 znode 删除,如果存在子节点删除失败 

 递归删除:rmr  /zk将刚才创建的 znode 删除,子节点同时删除

 退出客户端: quit ·

 帮助命令: help

 

ACL命令常用命令

 ZookeeperACL(Access Control List),分为三个维度:schemeidpermission

通常表示为:scheme:id:permission

l schema:代表授权策略

l id:代表用户

l permission:代表权限

 

Scheme

world

默认方式,相当于全世界都能访问

auth

代表已经认证通过的用户(可以通过addauth digest user:pwd 来添加授权用户)

digest

即用户名:密码这种方式认证,这也是业务系统中最常用的

ip

使用Ip地址认证

  id

id是验证模式,不同的schemeid的值也不一样。

schemeauth时:

username:password

schemedigest:
username:BASE64(SHA1(password))

schemeip:
客户端的ip地址。

schemeworld
anyone

 Permission

CREATEREADWRITEDELETEADMIN 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

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

 

 ACL命令

 

getAcl

 

获取指定节点的ACL信息

 

create /testDir/testAcl deer  # 创建一个子节点

 

getAcl /testDir/testAcl      # 获取该节点的acl权限信息

 

 setAcl

 

 设置指定节点的ACL信息

 

setAcl /testDir/testAcl world:anyone:crwa   # 设置该节点的acl权限

 

getAcl /testDir/testAcl   # 获取该节点的acl权限信息,成功后,该节点就少了d权限

 

 create /testDir/testAcl/xyz xyz-data   # 创建子节点

 

delete /testDir/testAcl/xyz    # 由于没有d权限,所以提示无法删除

 

  addauth

 

注册会话授权信息

 

 Auth

 

addauth digest user1:123456                # 需要先添加一个用户

 

setAcl /testDir/testAcl auth:user1:123456:crwa   # 然后才可以拿着这个用户去设置权限

 

getAcl /testDir/testAcl    # 密码是以密文的形式存储的

 

create /testDir/testAcl/testa aaa   

 

delete /testDir/testAcl/testa   # 由于没有d权限,所以提示无法删除

 

退出客户端后:

 

ls /testDir/testAcl  #没有权限无法访问

 

create /testDir/testAcl/testb bbb #没有权限无法访问

 

addauth digest user1:123456  # 重新新增权限后可以访问了

 

 Digest

 

authdigest的区别就是,前者使用明文密码进行登录,后者使用密文密码进行登录

 

create /testDir/testDigest  data

 

addauth digest user1:123456

 

setAcl /testDir/testDigest digest:user1:HYGa7IZRm2PUBFiFFu8xY2pPP/s=:crwa   # 使用digest来设置权限

 

注意:这里如果使用明文,会导致该znode不可访问

 

通过明文获得密文

 

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 deer:123456

 

deer:123456->deer:ACFm5rWnnKn9K9RN/Oc8qEYGYDs=

1.1.1.1.1. acl命令行ip

create  /testDir/testIp data

setAcl  /testDir/testIp ip:192.168.30.10:cdrwa

getAcl  /testDir/testIp

  常用四字命令

ZooKeeper 支持某些特定的四字命令字母与其的交互。用来获取 ZooKeeper 服务的当前状态及相关信息。可通过 telnet  nc  ZooKeeper 提交相应的命令 

当然,前提是安装好了nc

echo stat|nc 127.0.0.1 2181 来查看哪个节点被选择作为follower或者leader ·

使用echo ruok|nc 127.0.0.1 2181 测试是否启动了该Server,若回复imok表示已经启动。 · 

echo dump| nc 127.0.0.1 2181 ,列出未经处理的会话和临时节点。 · 

echo kill | nc 127.0.0.1 2181 ,关掉server · 

echo conf | nc 127.0.0.1 2181 ,输出相关服务配置的详细信息。 · 

echo cons | nc 127.0.0.1 2181 ,列出所有连接到服务器的客户端的完全的连接 / 会话的详细信息 · 

echo envi |nc 127.0.0.1 2181 ,输出关于服务环境的详细信息(区别于 conf 命令)。 · 

echo reqs | nc 127.0.0.1 2181 ,列出未经处理的请求。 · 

echo wchs | nc 127.0.0.1 2181 ,列出服务器 watch 的详细信息。 · 

echo wchc | nc 127.0.0.1 2181 ,通过 session 列出服务器 watch 的详细信息,它的输出是一个与 watch 相关的会话的列表。 · 

echo wchp | nc 127.0.0.1 2181 ,通过路径列出服务器 watch 的详细信息。它输出一个与 session 相关的路径。

  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

java -cp /soft/zookeeper-3.4.12/zookeeper-3.4.12.jar:/soft/zookeeper-3.4.12/lib/slf4j-api-1.7.25.jar org.apache.zookeeper.server.LogFormatter log.1

java -cp /soft/zookeeper-3.4.12/zookeeper-3.4.12.jar:/soft/zookeeper-3.4.12/lib/slf4j-api-1.7.25.jar org.apache.zookeeper.server.SnapshotFormatter log.1

 

 ZK集群解析

Zookeeper集群特点

前面一种研究的单节点,现在来研究下zk集群,首先来看下zk集群的特点。

顺序一致性
客户端的更新顺序与它们被发送的顺序相一致。

 原子性
更新操作要么成功要么失败,没有第三种结果。

 单一视图
无论客户端连接到哪一个服务器,客户端将看到相同的 ZooKeeper 视图。

可靠性
一旦一个更新操作被应用,那么在客户端再次更新它之前,它的值将不会改变。

 实时性
连接上一个服务端数据修改,所以其他的服务端都会实时的跟新,不算完全的实时,有一点延时的

角色轮换避免单点故障
leader出现问题的时候,会选举从follower中选举一个新的leader

 集群中的角色

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Leader  集群工作机制中的核心

事务请求的唯一调度和处理者,保证集群事务处理的顺序性

集群内部个服务器的调度者(管理follower,数据同步)

Follower  集群工作机制中的跟随者

 处理非事务请求,转发事务请求给Leader

参与事务请求proposal投票

参与leader选举投票

lObserver 观察者  

3.30以上版本提供,和follower功能相同,但不参与任何形式投票

处理非事务请求,转发事务请求给Leader

提高集群非事务处理能力

  Zookeeper集群一致性协议ZAB解析

zab协议解决的问题和paxos一样,是解决分布式系统的数据一致性问题

zookeeper就是根据zab协议建立了主备模型完成集群的数据同步(保证数据的一致性),前面介绍了集群的各种角色,这说所说的主备架构模型指的是,在zookeeper集群中,只有一台leader(主节点)负责处理外部客户端的事务请求(写操作),leader节点负责将客户端的写操作数据同步到所有的follower节点中。

 

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zab协议核心是在整个zookeeper集群中只有一个节点既leader将所有客户端的写操作转化为事务(提议proposal.leader节点再数据写完之后,将向所有的follower节点发送数据广播请求(数据复制),等所有的follower节点的反馈,在zab协议中,只要超过半数follower节点反馈ok,leader节点会向所有follower服务器发送commit消息,既将leader节点上的数据同步到follower节点之上。

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 发现,整个流程其实和paxos协议其实大同小异。说zabpaxos的一种实现方式其实并不过分。

Zab再细看可以分成两部分。第一的消息广播模式,第二是崩溃恢复模式。

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正常情况下当客户端对zk有写的数据请求时,leader节点会把数据同步到follower节点,这个过程其实就是消息的广播模式

在新启动的时候,或者leader节点奔溃的时候会要选举新的leader,选好新的leader之后会进行一次数据同步操作,整个过程就是奔溃恢复。

 

 消息广播模式

为了保证分区容错性,zookeeper是要让每个节点副本必须是一致的

  1. zookeeper集群中数据副本的传递策略就是采用的广播模式
  2. Zab协议中的leader等待followerack反馈,只要半数以上的follower成功反馈就好,不需要收到全部的follower反馈。

 

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zookeeper中消息广播的具体步骤如下:

 

1. 客户端发起一个写操作请求

2. Leader服务器将客户端的request请求转化为事物proposql提案,同时为每个proposal分配一个全局唯一的ID,即ZXID

3. leader服务器与每个follower之间都有一个队列,leader将消息发送到该队列

4. follower机器从队列中取出消息处理完(写入本地事物日志中)毕后,向leader服务器发送ACK确认。

5. leader服务器收到半数以上的followerACK后,即认为可以发送commit

6. leader向所有的follower服务器发送commit消息。

 zookeeper采用ZAB协议的核心就是只要有一台服务器提交了proposal,就要确保所有的服务器最终都能正确提交proposal。这也是CAP/BASE最终实现一致性的一个体现

 回顾一下:前面还讲了2pc协议,也就是两阶段提交,发现流程2pczab还是挺像的,

zookeeper中数据副本的同步方式与二阶段提交相似但是却又不同。二阶段提交的要求协调者必须等到所有的参与者全部反馈ACK确认消息后,再发送commit消息。要求所有的参与者要么全部成功要么全部失败。二阶段提交会产生严重阻塞问题paxos2pc没有这要求。

为了进一步防止阻塞,leader服务器与每个follower之间都有一个单独的队列进行收发消息,使用队列消息可以做到异步解耦。leaderfollower之间只要往队列中发送了消息即可。如果使用同步方式容易引起阻塞。性能上要下降很多

 崩溃恢复

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 背景(什么情况下会崩溃恢复)

zookeeper集群中为保证任何所有进程能够有序的顺序执行,只能是leader服务器接受写请求,即使是follower服务器接受到客户端的请求,也会转发到leader服务器进行处理。

如果leader服务器发生崩溃(重启是一种特殊的奔溃,这时候也没leader),则zab协议要求zookeeper集群进行崩溃恢复和leader服务器选举。

最终目的(恢复成什么样)

ZAB协议崩溃恢复要求满足如下2个要求: 
确保已经被leader提交的proposal必须最终被所有的follower服务器提交。 
确保丢弃已经被leader出的但是没有被提交的proposal

新选举出来的leader不能包含未提交的proposal,即新选举的leader必须都是已经提交了的proposalfollower服务器节点。同时,新选举的leader节点中含有最高的ZXID。这样做的好处就是可以避免了leader服务器检查proposal的提交和丢弃工作。

l每个Server会发出一个投票,第一次都是投自己。投票信息:(myidZXID

收集来自各个服务器的投票

l处理投票并重新投票,处理逻辑:优先比较ZXID,然后比较myid

 统计投票,只要超过半数的机器接收到同样的投票信息,就可以确定leader

改变服务器状态

 为什么优先选大的zxid? 最后一个发出提交任务的结点,拥有最全的事务信息。

典型应用场景

数据发布与订阅(配置中心)

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集群管理(服务注册于发现)

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 分布式锁

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 基于同名节点的分布式锁

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Zookeeper

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原文地址:https://www.cnblogs.com/dw-haung/p/10231107.html

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