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目錄- 前言
- 1. Zookeeper 基礎知識
- 1.1 Zookeeper 是什么
- 1.2 Zookeeper 的資料結構
- 1.3 Watcher 機制
- 1.4 常見應用場景分析
- 1.5 Zookeeper 的版本沖突問題
- 1.6 Zookeeper 注冊中心的實作原理
- 1.7 下面示例的相關說明
- 2. 安裝并運行 Zookeeper 服務器
- 2.1 下載 Zookeeper
- 2.2 修改配置
- 2.3 運行 Zookeeper 服務器
- 3. 使用 Zookeeper 管理服務提供者
- 3.1 引入 pom.xml 依賴
- 3.2 修改 boostrap.yml 組態檔
- 3.3 在主啟動類上添加注解
- 3.4 撰寫業務類，并在 controller 層開放介面
- 4. 使用 Zookeeper 管理服務消費者
- 4.1 引入 pom.xml 依賴
- 4.2 修改 boostrap.yml 組態檔
- 4.3 主啟動類上不需要添加額外注解
- 4.4 撰寫業務類，呼叫提供者介面
- 5. Dubbo 使用 Zookeeper 作為注冊中心
- 最后
前言
參考資料：
《Spring Microservices in Action》
《Spring Cloud Alibaba 微服務原理與實戰》
《B站 尚硅谷 SpringCloud 框架開發教程 周陽》
《Zookeeper 教程》
《Zookeeper 官網》
ZooKeeper 是一個分布式的，開放原始碼的分布式應用程式協調服務，是 Google 的 Chubby 一個開源的實作，是 Hadoop 和 Hbase 的重要組件，它是一個為分布式應用提供一致性服務的軟體，提供的功能包括：配置維護、域名服務、分布式同步、組服務等；
1. Zookeeper 基礎知識
1.1 Zookeeper 是什么
- Zookeeper 是一個分布式協調工具，可以實作注冊中心功能；
- 是 Apache Hadoop 的一個子專案，用來解決分布式應用中經常遇到的一些資料管理問題，包括：統一命名服務、狀態同步服務、集群管理、分布式應用配置項的管理等；
- 簡單來說：zookeeper=檔案系統+監聽通知機制；
- ZooKeeper 的架構通過冗余服務實作高可用性；
- 【注意】ZooKeeper 本身并不是注冊中心，只是基于 ZooKeeper 本身的特性可以實作注冊中心這個場景；
1.2 Zookeeper 的資料結構
-
系統概述：
- ZooKeeper 的資料模型和分布式檔案系統類似，是一種層次化的屬性結構；
- 和檔案系統不同的是，ZooKeeper 的資料是結構化存盤的，并沒有在物理上體現出檔案和目錄；
- ZooKeeper 上的每個節點的資料都是允許讀和寫，且必須要按照層級創建；
-
Znode 節點：
- Zookeeper 中的所有存盤的資料是由 Znode 組成，并以 key/value 形式存盤資料；
- ZooKeeper 只是管理和協調有關的資料，所以 value 的資料大小不建議設定得非常大，較大的資料會帶來更大的網路開銷；
- Znode 維護一個 stat 狀態資訊，其中包含資料變化的時間和版本等；
-
stat 狀態資訊：
屬性 說明 cZxid 創建節點時的事務 ID ctime 創建節點時的時間 mZxid 最后修改節點時的事務 ID mtime 最后修改節點時的時間 pZxid 表示該節點的子節點串列最后一次修改的事務 ID（包括增刪子節點，不包括改子節點內容） cversion 子節點版本號，子節點每次修改版本號加 1 dataversion 資料版本號，資料每次修改該版本號加 1 aclversion 權限版本號，權限每次修改該版本號加 1 ephemeralOwner 創建該臨時節點的會話的 sessionID（持久節點，該屬性值為 0） dataLength 該節點的資料長度 numChildren 該節點擁有直接子節點的數量 -
Znode 的節點型別：
- 持久化節點：節點的資料會持久化到磁盤；
- 臨時節點：節點的生命周期和創建該節點的客戶端的生命周期保持一致，客戶端會話結束，則該臨時節點洗掉；
- 有序節點：在創建的節點后增加一個遞增的序列，該序列在同一級父節點之下是唯一的；
- 容器節點：容器節點下最后一個子節點被洗掉時，容器節點自動洗掉（3.5.3版本后）；
- TTL 節點：設定一個存活時間，如果在存活時間之內該節點沒有任何修改并且沒有子節點，則自動洗掉（3.5.3版本后）；
-
一個示例圖：
1.3 Watcher 機制
- 一種針對 Znode 的訂閱/通知機制；
- 當 Znode 節點狀態發生變化時或者 ZooKeeper 客戶端連接狀態發生變化時，會觸發事件通知；
- 該機制在服務注冊與發現中，用于服務呼叫者及時感知到服務提供者的變化；
- ZooKeeper 提供了三種 JavaAPI 機制進行對 Znode 進行注冊監聽：
- getData()：用于獲取指定節點的 value 資訊，并且可以注冊監聽，當監聽的節點進行創建、修改、洗掉操作時，會觸發相應的事件通知；
- getChildren()：用于獲取指定節點的所有子節點，并且允許注冊監聽，當監聽節點的子節點進行創建、修改、洗掉操作時，觸發相應的事件通知；
- exists()：用于判斷指定節點是否存在，同樣可以注冊針對指定節點的監聽，監聽的時間型別和 getData() 相同
- Watcher 事件的觸發都是一次性的，客戶端在發現節點修改后需要在事件回呼中再次注冊事件；
1.4 常見應用場景分析
- 分布式鎖：
- 排他性：避免在同一時刻多個行程同時訪問某一個共享資源；
- 基于節點的性質：臨時節點、同級節點的唯一性；
- 獲得鎖的程序：在獲得排他鎖時，所有客戶端可以去 ZooKeeper 服務器上
/Exclusive_Locks節點下創建一個臨時節點/lock，只有一個客戶端能創建成功； - 釋放鎖的程序：有兩種情況：
- 獲得鎖的客戶端因為例外斷開了和服務端的連接，基于臨時節點的特性，
/lock節點會被自動洗掉； - 獲得鎖的客戶端執行完業務邏輯之后，主動洗掉了創建的
/lock節點；
- 獲得鎖的客戶端因為例外斷開了和服務端的連接，基于臨時節點的特性，
- Master 選舉：
- 當集群機器中有一個機器宕機后，其他機器會接替故障機器繼續作業；
- 基于節點的性質有兩種實作方式：
- 唯一性：類似分布式鎖，在 ZooKeeper 服務器上創建一個臨時節點
/master-election，只有成功創建的機器作業，其他機器針對該節點注冊 Watcher 事件； - 臨時有序節點：所有參與選舉的客戶端在 ZooKeeper 服務器的
/master節點下創建一個臨時有序節點，編號最小的節點表示 Master，后續的節點可以監聽前一個節點的洗掉事件，用于觸發重新選舉，如下圖所示：
- 唯一性：類似分布式鎖，在 ZooKeeper 服務器上創建一個臨時節點
1.5 Zookeeper 的版本沖突問題
- Zookeeper 的依賴如下：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
</dependency>
- 如果我們直接添加這個依賴可能會出現以下問題，出現以下日志資訊是說明出現 Zookeeper 版本沖突問題：
- 原因是：上述依賴自帶 3.5.3beta 的版本，與本地的下載的 zookeeper 版本對應不上；
- 可以通過修改 pom.xml 檔案解決；
- 修改后的示例請見本篇《2.1 引入 pom.xml 依賴》；
1.6 Zookeeper 注冊中心的實作原理
本篇或《12.1 使用 Apache Dubbo 實作遠程通信》里的《5. Dubbo 使用 Zookeeper 作為注冊中心》構建了如下示例；
- 當 Dubbo 服務啟動時：
- 在 Zookeeper 服務器上的
/dubbo/com.dlhjw.dubbo.service.impl.TestServiceImpl/providers目錄下創建當前服務的 URL； com.dlhjw.dubbo.service.impl.TestServiceImpl表示發布服務的介面全路徑名稱；providers表示服務提供者的型別；dubbo://ip:port表示該服務發布的協議型別及訪問地址；- URL 是臨時節點，其他皆為持久化節點；
- 在 Zookeeper 服務器上的
- 當 Dubbo 服務消費者啟動時：
- 對
/dubbo/com.dlhjw.dubbo.service.impl.TestServiceImpl/providers目錄下子節點注冊 Watcher 監聽； - 服務消費者會在
/dubbo/com.dlhjw.dubbo.service.impl.TestServiceImpl/consumers目錄下寫入自己的 URL； - 服務消費者如果需要呼叫 TestServiceImpl 服務，它會先去
/dubbo/com.dlhjw.dubbo.service.impl.TestServiceImpl/providers路徑下獲得所有該服務的提供方 URL 串列，然后通過負載均衡演算法計算出一個地址進遠程訪問；
- 對
1.7 下面示例的相關說明
- 客戶端（在這里體現不出來）呼叫服務消費者的
http://consumer/zk介面，請求消費者的資源； - 接著服務消費者通過負載均衡演算法呼叫
http://zkcloud-provider/provider/zk介面，請求服務提供者的資源；
2. 安裝并運行 Zookeeper 服務器
基于 Win10 下的 Zookeeper 服務器安裝；
2.1 下載 Zookeeper
- 訪問連接：https://zookeeper.apache.org/releases.html；
- 下載解壓后：
2.2 修改配置
- 到
apache-zookeeper-3.7.0-bin\apache-zookeeper-3.7.0-bin\conf目錄下，備份一份 zoo_sample.cfg 組態檔；
- tickTime：Zookeeper 服務器之間或客戶端與服務器之間維持心跳的時間間隔，也就是每隔 tickTime 時間就會發送一個心跳；
- dataDir：Zookeeper 保存資料的目錄，默認情況下，Zookeeper 將寫資料的日志檔案也保存在這個目錄里；
- dataLogDir：Zookeeper 保存日志檔案的目錄；
- clientPort：客戶端連接 Zookeeper 服務器的埠，Zookeeper 會監聽這個埠，接受客戶端的訪問請求；
- 注意：查看 bin 目錄下的 zkEvn.cmd 里的 JAVA_HOME 名字對不對；
2.3 運行 Zookeeper 服務器
- 到 bin 目錄下：
- 雙擊 zkServer.cmd，會啟動一個 java 行程，即服務端；
- 雙擊 zkCli.cmd，會啟動一個客戶端 ；
3. 使用 Zookeeper 管理服務提供者
使用 Zookeeper 構建服務提供者大致與 Nacos 和 Consul 相同； Nacos 與 Consul 的構建方式詳情請見《3.2 Alibaba Nacos 注冊中心》與《3.4 HashiCorp Consul 注冊中心》；
3.1 引入 pom.xml 依賴
<!-- SpringBoot整合zookeeper客戶端 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
<!--先排除自帶的zookeeper-->
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
<artifactId>zookeeper</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
<!--添加zookeeper3.4.9版本，這里可根據自己本地的下載的 zookeeper 版本進行配置-->
<dependency>
<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
<artifactId>zookeeper</artifactId>
<version>3.4.9</version>
</dependency>
- Spring 管理的依賴自帶 3.5.3beta 版本，與本地的下載的 zookeeper 版本對應不上，可以通過修改 pom 檔案解決；
3.2 修改 boostrap.yml 組態檔
#8004表示注冊到zookeeper服務器的支付服務提供者埠號
server:
port: 8004
#服務別名----注冊zookeeper到注冊中心名稱
spring:
application:
name: zkcloud-provider
cloud:
zookeeper:
connect-string: 192.168.111.144:2181
3.3 在主啟動類上添加注解
- @EnableDiscoveryClient：使用其他組件（Nacos、zookeeper、Consul）作為注冊中心；
3.4 撰寫業務類，并在 controller 層開放介面
這里撰寫一個簡單介面僅作為示例；
@RestController
public class providerController{
@Value("${server.port}")
private String serverPort;
@RequestMapping(value = "https://www.cnblogs.com/provider/zk")
public String providerzk(){
return "springcloud with zookeeper: "+serverPort+"\t"+ UUID.randomUUID().toString();
}
}
4. 使用 Zookeeper 管理服務消費者
使用 Zookeeper 構建服務消費者大致與 Nacos 和 Consul 相同； Nacos 與 Consul 的構建方式詳情請見《3.2 Alibaba Nacos 注冊中心》與《3.4 HashiCorp Consul 注冊中心》；
4.1 引入 pom.xml 依賴
同服務提供者端的依賴；
<!-- SpringBoot整合zookeeper客戶端 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-zookeeper-discovery</artifactId>
<!--先排除自帶的zookeeper-->
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
<artifactId>zookeeper</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
<!--添加zookeeper3.4.9版本-->
<dependency>
<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
<artifactId>zookeeper</artifactId>
<version>3.4.9</version>
</dependency>
4.2 修改 boostrap.yml 組態檔
server:
port: 80
spring:
application:
name: zkcloud-consumer
cloud:
#注冊到zookeeper地址
zookeeper:
connect-string: 192.168.111.144:2181
4.3 主啟動類上不需要添加額外注解
4.4 撰寫業務類，呼叫提供者介面
- 由于我們使用 Ribbon + RestTemplate 的負載均衡策略，因此需要在 IoC 容器中添加一個 RestTemplate JavaBean；
- 詳情請見《4.1 基于 Ribbon 的負載均衡詳解》；
- 該 Bean 可以在主啟動類中添加；也可以在主啟動類所在包或子包的 config 包中添加，如下：
@Configuration
public class ApplicationContextBean{
@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate getRestTemplate(){
return new RestTemplate();
}
}
- 我們在 controller 層開放介面給客戶端，并在該介面里呼叫提供者的 API；
@RestController
public class ComsumerZKController{
public static final String INVOKE_URL = "http://zkcloud-provider";
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;
@RequestMapping(value = "https://www.cnblogs.com/consumer/zk")
public String paymentInfo(){
String result = restTemplate.getForObject(INVOKE_URL+"/provider/zk", String.class);
System.out.println("消費者呼叫提供者獲取服務--->result:" + result);
return result;
}
}
5. Dubbo 使用 Zookeeper 作為注冊中心
- 詳情請見：本系列另外一篇文章《12.1 使用 Apache Dubbo 實作遠程通信》里的《5. Dubbo 使用 Zookeeper 作為注冊中心》；
最后
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