Zookeeper特性与节点说明

1. zookeeper概要、背景及作用

1.1 zookeeper产生背景

项目从单体到分布式转变之后，将会产生多个节点之间协同的问题。如：

  1. 每天的定时任务由谁哪个节点来执行？
  2. RPC调用时的服务发现?
  3. 如何保证并发请求的幂等

这些问题可以统一归纳为多节点协调问题，如果靠节点自身进行协调这是非常不可靠的，性能上也不可取。必须由一个独立的服务做协调工作，它必须可靠，而且保证性能。

1.2 zookeeper概要

ZooKeeper是用于分布式应用程序的协调服务。它公开了一组简单的API，分布式应用程序可以基于这些API用于同步，节点状态、配置等信息、服务注册等信息。其由JAVA编写，支持JAVA 和C两种语言的客户端。 图片

1.3 znode 节点

zookeeper 中数据基本单元叫节点，节点之下可包含子节点，最后以树级方式程现。每个节点拥有唯一的路径path。客户端基于PATH上传节点数据，zookeeper 收到后会实时通知对该路径进行监听的客户端。

图片

2. 部署与常规配置

zookeeper 基于JAVA开发，下载后只要有对应JVM环境即可运行。其默认的端口号是2181运行前得保证其不冲突。

2.1 版本说明

2019年5月20日发行的3.5.5是3.5分支的第一个稳定版本。此版本被认为是3.4稳定分支的后续版本，可以用于生产。基于3.4它包含以下新功能

  • 动态重新配置
  • 本地会议
  • 新节点类型：容器，TTL
  • 原子广播协议的SSL支持
  • 删除观察者的能力
  • 多线程提交处理器
  • 升级到Netty 4.1
  • Maven构建

另请注意：建议的最低JDK版本为1.8 文件说明：

  • apache-zookeeper-xxx-tar.gz 代表源代码
  • apache-zookeeper-xxx-bin.tar.gz 运行版本

下载地址：https://zookeeper.apache.org/releases.html#download 具体部署流程：

#下载
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/zookeeper/current/apache-zookeeper-3.5.5-bin.tar.gz
# 解压
tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.5-bin.tar.gz
# 拷贝默认配置
cd {zookeeper_home}/conf 
cp zoo_sample.cfg zoo.cfg
# 启动
{zookeeper_home}/bin/zkServer.sh

2.2 常规配置文件说明

# zookeeper时间配置中的基本单位 (毫秒)
tickTime=2000
# 允许follower初始化连接到leader最大时长，它表示tickTime时间倍数 即:initLimit*tickTime
initLimit=10
# 允许follower与leader数据同步最大时长,它表示tickTime时间倍数 
syncLimit=5
# zookeper 数据存储目录
dataDir=/tmp/zookeeper
# 对客户端提供的端口号
clientPort=2181
# 单个客户端与zookeeper最大并发连接数
maxClientCnxns=60
# 保存的数据快照数量，之外的将会被清除
autopurge.snapRetainCount=3
# 自动触发清除任务时间间隔，小时为单位。默认为0，表示不自动清除。
autopurge.purgeInterval=1

2.3 客户端命令

基本命令列表

close

关闭当前会话

connect host:port

重新连接指定Zookeeper服务

create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]

创建节点

delete [-v version] path

删除节点，(不能存在子节点）

deleteall path

删除路径及所有子节点

setquota -n|-b val path

设置节点限额 -n 子节点数 -b 字节数

listquota path

查看节点限额

delquota [-n|-b] path

删除节点限额

get [-s] [-w] path

查看节点数据 -s 包含节点状态 -w 添加监听

getAcl [-s] path
ls [-s] [-w] [-R] path

列出子节点 -s状态 -R 递归查看所有子节点 -w 添加监听

printwatches on|off

是否打印监听事件

quit

退出客户端

history

查看执行的历史记录

redo cmdno

重复 执行命令，history 中命令编号确定

removewatches path [-c|-d|-a] [-l]

删除指定监听

set [-s] [-v version] path data

设置值

setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl

为节点设置ACL权限

stat [-w] path

查看节点状态 -w 添加监听

sync path

强制同步节点

node数据的增删改查
# 列出子节点 
ls /
# 创建节点
create /tyrival "tyrival is good man"
# 查看节点
get /tyrival
# 创建子节点 
create /tyrival/sex "man"
# 删除节点
delete /tyrival/sex
# 删除所有节点 包括子节点
deleteall /tyrival

3. Zookeeper节点介绍

3.1 知识点

  1. 节点类型
  2. 节点的监听(watch)
  3. 节点属性说明(stat)
  4. 权限设置(acl)

zookeeper 中节点叫znode存储结构上跟文件系统类似，以树级结构进行存储。不同之外在于znode没有目录的概念，不能执行类似cd之类的命令。znode结构包含如下：

  • path：唯一路径
  • childNode：子节点
  • stat：状态属性
  • type：节点类型

    3.2 节点类型

    | 类型 | 描述 | |:----|:----| | PERSISTENT | 持久节点 | | PERSISTENT_SEQUENTIAL | 持久序号节点 | | EPHEMERAL | 临时节点(不可在拥有子节点) | | EPHEMERAL_SEQUENTIAL | 临时序号节点(不可在拥有子节点) |
PERSISTENT（持久节点）

持久化保存的节点，也是默认创建的

# 默认创建的就是持久节点
create /test
PERSISTENT_SEQUENTIAL(持久序号节点)

创建时zookeeper 会在路径上加上序号作为后缀，。非常适合用于分布式锁、分布式选举等场景。创建时添加 -s 参数即可。

# 创建序号节点
create -s /test
# 返回创建的实际路径
created /test0000000001
create -s /test
# 返回创建的实际路径2
Created /test0000000002
EPHEMERAL（临时节点）

临时节点会在客户端会话断开后自动删除。适用于心跳，服务发现等场景。创建时添加参数-e 即可。

# 创建临时节点，断开会话在连接将会自动删除
create -e /temp
EPHEMERAL_SEQUENTIAL（临时序号节点）

与持久序号节点类似，不同之处在于EPHEMERAL_SEQUENTIAL是临时的会在会话断开后删除。创建时添加 -e -s

create -e -s /temp/seq

3.3 节点属性

# 查看节点属性
stat /tyrival

其属性说明如下表：

#创建节点的事物ID
cZxid = 0x385
#创建时间
ctime = Tue Sep 24 17:26:28 CST 2019
#修改节点的事物ID
mZxid = 0x385
#最后修改时间
mtime = Tue Sep 24 17:26:28 CST 2019
# 子节点变更的事物ID
pZxid = 0x385
#这表示对此znode的子节点进行的更改次数（不包括子节点）
cversion = 0
# 数据版本，变更次数
dataVersion = 0
# 权限版本，变更次数
aclVersion = 0
# 临时节点所属会话ID
ephemeralOwner = 0x0
# 数据长度
dataLength = 17
# 子节点数(不包括子子节点)
numChildren = 0

3.4 节点的监听

客户添加 -w 参数可实时监听节点与子节点的变化，并且实时收到通知。非常适用保障分布式情况下的数据一至性。其使用方式如下： | 命令 | 描述 | |:----|:----| | ls -w path | 监听子节点的变化（增，删） | | get -w path | 监听节点数据的变化 | | stat -w path | 监听节点属性的变化 | | printwatches on|off | 触发监听后，是否打印监听事件(默认on) |

3.5 acl权限设置

ACL全称为Access Control List（访问控制列表），用于控制资源的访问权限。ZooKeeper使用ACL来控制对其znode的防问。基于scheme:id:permission的方式进行权限控制。scheme表示授权模式、id模式对应值、permission即具体的增删改权限位。

scheme:认证模型
方案 描述
world 开放模式，world表示全世界都可以访问（这是默认设置）
ip ip模式，限定客户端IP防问
auth 用户密码认证模式，只有在会话中添加了认证才可以防问
digest 与auth类似，区别在于auth用明文密码，而digest 用sha-1+base64加密后的密码。在实际使用中digest 更常见。
permission权限位
权限位 权限 描述
c CREATE 可以创建子节点
d DELETE 可以删除子节点（仅下一级节点）
r READ 可以读取节点数据及显示子节点列表
w WRITE 可以设置节点数据
a ADMIN 可以设置节点访问控制列表权限
acl 相关命令
命令 使用方式 描述
getAcl getAcl <path> 读取ACL权限
setAcl setAcl <path> <acl> 设置ACL权限
addauth addauth <scheme> <auth> 添加认证用户
world权限示例

语法： setAcl <path> world:anyone:<权限位> 注：world模式中anyone是唯一的值，表示所有人

  • 查看默认节点权限：
# 创建一个节点
create -e /testAcl
# 查看节点权限
getAcl /testAcl
# 返回的默认权限表示 ，所有人拥有所有权限。
'world,'anyone: cdrwa
  • 修改默认权限为 读写
# 设置为rw权限 
setAcl /testAcl world:anyone:rw
# 可以正常读
get /testAcl
# 无法正常创建子节点
create -e /testAcl/t "hi"
# 返回没有权限的异常
Authentication is not valid : /testAcl/t
IP权限示例

语法： setAcl <path> ip:<ip地址|地址段>:<权限位>

auth模式示例

语法：

  1. setAcl <path> auth:<用户名>:<密码>:<权限位>
  2. addauth digest <用户名>:<密码>
digest权限示例

语法：

  1. setAcl <path> digest :<用户名>:<密钥>:<权限位>
  2. addauth digest <用户名>:<密码>

注1：密钥 通过sha1与base64组合加密码生成，可通过以下命令生成

echo -n <用户名>:<密码> | openssl dgst -binary -sha1 | openssl base64

注2：为节点设置digest 权限后，访问前必须执行addauth，当前会话才可以防问。

设置digest 权限
# 先sha1加密，然后base64加密
echo -n tyrival:123456 | openssl dgst -binary -sha1 | openssl base64
# 返回密钥
2Rz3ZtRZEs5RILjmwuXW/wT13Tk=
# 设置digest权限
setAcl /tyrival digest:tyrival:2Rz3ZtRZEs5RILjmwuXW/wT13Tk=:cdrw
  • 查看节点将显示没有权限
# 查看节点
get /tyrival
# 显示没有权限访问
org.apache.zookeeper.KeeperException$NoAuthException: KeeperErrorCode = NoAuth for /tyrival
  • 给当前会话添加认证后在次查看
# 给当前会话添加权限帐户
addauth digest tyrival:123456
# 在次查看
get /tyrival
# 获得返回结果
tyrival is good man

ACL的特殊说明 权限仅对当前节点有效，不会让子节点继承。如限制了IP防问A节点，但不妨碍该IP防问A的子节点 /A/B。

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