顶级分布式开源项目,配上这款可视化工具,真香!

ZooKeeper作为顶级分布式开源项目,应用非常广泛,Dubbo和Kafka这些知名的开源项目都在使用。之前只是听说过它,并没有仔细研究过。今天带大家来学习下ZooKeeper,主要从ZooKeeper的安装、可视化工具、应用三方面来介绍,希望对大家有所帮助!

简介

ZooKeeper是一款分布式协调框架,它可以为分布式系统提供一致性服务。ZooKeeper最初由Yahoo开发,后来捐献给了Apache基金会,现已成功Apache的顶级项目,目前在Github上有9.5k+Star。

分布式协调

要理解ZooKeeper我们首先需要了解下什么是分布式协调?这里拿Spring Cloud中注册中心的例子来说吧。

微服务(分布式)系统中有很多服务,相同的服务又有多个实例,我们在应用中可以通过服务名来负载均衡地调用服务,而这些服务有可能会挂掉,也有可能会有新的实例加入。此时我们就需要一个东西来做协调,保存好服务名称和可用实例调用IP的对应关系,此时注册中心就是一个分布式协调者的角色,而ZooKeeper就可以用来充当这个协调者。

安装

ZooKeeper的安装无论是Windows还是Linux都是很方便的,我们先来学习下它的安装。

Windows安装

  • 解压到指定目录,解压完成后目录结构如下;
image.png
  • conf目录下创建配置文件zoo.cfg,内容如下;
# 设置心跳时间,单位毫秒
tickTime=2000
# 存储内存数据库快照的文件夹
dataDir=I:/developer/env/apache-zookeeper-3.7.0-bin/data
# 监听客户端连接的端口
clientPort=2181
  • 进入bin目录,启动ZooKeeper服务;
zkServer.cmd
  • 服务启动成功后,控制台会输出如下信息。
    image.png

·Linux安装

  • 使用Docker安装ZooKeeper无疑是最方便的,首先我们下载它的Docker镜像;
docker pull zookeeper:3.7.0
  • 创建好ZooKeeper的配置文件目录,并切换到该目录创建配置文件zoo.cfg
mkdir /mydata/zookeeper/conf/ -p
cd /mydata/zookeeper/conf/
touch zoo.cfg
  • 配置文件zoo.cfg内容如下,直接使用VIM编辑即可;
# 设置心跳时间,单位毫秒
tickTime=2000
# 存储内存数据库快照的文件夹
dataDir=/tmp/zookeeper
# 监听客户端连接的端口
clientPort=2181
  • 运行ZooKeeper容器。
docker run -p 2181:2181 --name zookeeper \
-v /mydata/zookeeper/conf/zoo.cfg:/conf/zoo.cfg \
-d zookeeper:3.7.0

命令行操作

接下来我们用命令行来操作下ZooKeeper,熟悉下ZooKeeper的使用。

首先使用zkCli命令行工具连接到ZooKeeper;

zkCli.cmd -server 127.0.0.1:2181
  • 通过help可以命令查看ZooKeeper的常用命令;
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 0] help
ZooKeeper -server host:port -client-configuration properties-file cmd args
        addWatch [-m mode] path # optional mode is one of [PERSISTENT, PERSISTENT_RECURSIVE] - default is PERSISTENT_RECURSIVE
        addauth scheme auth
        close
        config [-c] [-w] [-s]
        connect host:port
        create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]
        delete [-v version] path
        deleteall path [-b batch size]
        delquota [-n|-b|-N|-B] path
        get [-s] [-w] path
        getAcl [-s] path
        getAllChildrenNumber path
        getEphemerals path
        history
        listquota path
        ls [-s] [-w] [-R] path
        printwatches on|off
        quit
        reconfig [-s] [-v version] [[-file path] | [-members serverID=host:port1:port2;port3[,...]*]] | [-add serverId=host:port1:port2;port3[,...]]* [-remove serverId[,...]*]
        redo cmdno
        removewatches path [-c|-d|-a] [-l]
        set [-s] [-v version] path data
        setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl
        setquota -n|-b|-N|-B val path
        stat [-w] path
        sync path
        version
        whoami
  • 大家都知道Redis是通过key-value的形式存储数据的,而ZooKeeper是通过znode-value的形式存储数据的,znode有点像目录,而/目录就是ZooKeeper中的根目录,通过如下命令可以查看所有znode;
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 1] ls /
[zookeeper]
  • 创建一个znode叫做/zk_test,存储字符串my_data,这用起来有点像Redis;
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 2] create /zk_test my_data
Created /zk_test
  • 查看所有znode,可以看到zk_test这个znode;
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 3] ls /
[zk_test, zookeeper]
  • 获取znode中存储的数据;
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 4] get /zk_test
my_data
  • 修改znode中的数据;
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 5] set /zk_test test_data
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 6] get /zk_test
test_data
  • 删除znode中的数据;
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 7] delete /zk_test
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 8] ls /
[zookeeper]

可视化管理

PrettyZoo是一款基于 Apache Curator 和 JavaFX 实现的 Zookeeper 图形化管理客户端。颜值很高,推荐使用。

  • 首先下载PrettyZoo的安装包,下载地址:https://github.com/vran-dev/PrettyZoo/releases
    image.png
  • 我们需要创建一个连接,连接到ZooKeeper,可以发现PrettyZoo是支持通过SSH通道连接的;
    image.png
  • 双击连接,我们可以查看到ZooKeeper中存储的数据,很清楚的发现,ZooKeeper是按目录结构存储数据的;
    image.png
  • 右键目录,我们可以创建和删除znode,有了这个工具,基本上可以和命令行操作说再见了;
    image.png
  • 如果你还是觉得命令行比较炫酷的话,PrettyZoo也实现了命令行功能,打开命令行标签就可以愉快地敲命令了。
    image.png

节点类型

ZooKeeper中的节点(znode)是有生命周期的,这取决于节点的类型。类型有主要有下面四种:

  • 持久节点(Persistent):默认节点类型,节点创建后,会一直存在。
  • 持久顺序节点(Persistent Sequential):具有持久节点特性,节点名称后会增加自增数字后缀。
  • 临时节点(Ephemeral):临时存在,当创建节点的会话关闭时,节点被删除。
  • 临时顺序节点(Ephemeral Sequential):具有临时节点特性,节点名称后会增加自增数字后缀。
    如果你用命令行创建节点的话,顺序特性对应-s选项,临时特性对应-e选项,比如如下命令:
# 创建持久顺序节点
create -s /test/seq segText
# 创建临时节点
create -e /test/tmp tmpText
# 创建临时顺序节点
create -s -e /test/seqTmp setTmpText

创建成功后显示如下:

image.png

如果你用PrettyZoo来创建的话,只要勾选一个选项即可。
image.png

作为注册中心使用

CAP是分布式架构中的重要理论,其包括一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容忍性(Partition tolerance)。我们经常使用的Eureka支持AP,而ZooKeeper支持CP。接下来我们学习下ZooKeeper在Spring Cloud中作为注册中心的应用。

  • ZooKeeper作为注册中心使用,用法基本和Eureka和Consul相同,首先我们需要在pom.xml中添加ZooKeeper的服务发现组件;
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
</dependency>
  • 之后修改配置文件application.yml,添加ZooKeeper相关配置;
spring:
  cloud:
    zookeeper:
      # zookeeper连接地址
      connect-string: localhost:2181
      discovery:
        # 作为服务注册
        register: true
        # 注册时使用IP地址而不是hostname
        prefer-ip-address: true
  • 这里还是使用《Spring Cloud学习教程》中的例子,有两个服务zookeeper-ribbon-servicezookeeper-user-service,前者通过Ribbon远程调用后者;

    image.png

  • 分别启动两个服务,我们通过PrettyZoo可以发现,当ZooKeeper作为注册中心时,注册服务的名称、IP、端口都被存储到了里面;

    image.png

  • 我们调用zookeeper-ribbon-service中的接口测试下,发现可以正常访问,接口地址:http://localhost:8301/user/1

    image.png

  • 如果这时候我们把zookeeper-user-service服务关掉的话,我们可以发现ZooKeeper会自动删除存储的数据;

    image.png

  • 由此可以看出,ZooKeeper作为微服务的注册中心是通过临时节点来实现的,当服务上线时会向ZooKeeper中注册,当服务下线时会被ZooKeeper删除,保障了微服务的高可用。

总结

今天我们学习了下ZooKeeper的安装、可视化工具PrettyZoo的使用以及ZooKeeper在Spring Cloud中作为注册中心的应用。其实ZooKeeper在分布式系统中还有很多应用,比如说做分布式锁、实现选主功能、取代UUID来生成唯一ID,大家感兴趣的话可以深入研究下!

参考资料

官方文档:https://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperStarted.html

项目源码地址

https://github.com/macrozheng/springcloud-learning

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