一、认识Zookeeper

zookeeper我们可以近似看作一个树形目录文件系统，是一个分布式协调应用，其它注册中心有EureKa， Nacos等。

what：zookeeper是一种为分布式应用所设计的高可用、高性能且一致的开源协调服务，主要可用来实现分布式锁、配置维护、分布式消息队列、分布式通知/协调等。

数据结构：zookeeper设计了一种全新的数据结构(Znode)，并且在Znode上定义了一些原语（关于该数据结构的一些操作）因为zookeeper是工作在一个分布式的环境下，所以还需要一个通知机制(watch机制)来将消息通过网络发送给分布式应用程序。

核心总结：zookeeper所提供的服务主要是通过：Znode数据结构+原语+watch机制，三个部分来实现的，那么接下来就从这三个方面来简单介绍一下zookeeper。

二、Zookeeper组成

2.1、数据模型

zookeeper拥有一个层次的命名空间。

采用树型结构，在zookeeper树中的每个节点都称为znode，每个节点也都有子节点。

引用方式：Zonde通过路径引用，如同Unix中的文件路径。路径必须是绝对且唯一的，因此他们必须由斜杠字符来开头，并且每一个路径只有一个表示。

Znode结构：zookeeper命名空间中的Znode，兼具文件和目录两种特点。既像文件一样维护着数据、元信息、ACL、时间戳等数据结构，又像目录一样可以作为路径标识的一部分。

组成：stat(状态，Znode的版本, 权限等信息)、data(关联的数据)、children(子节点)。

管理的内容：管理调度数据，比如分布式应用中的配置文件信息、状态信息、汇集位置等等，大多以KB为单位。

容量限制：zookeeper的服务器和客户端都被设计为严格检查并限制每个Znode的数据大小至多1M，但常规使用中应该远小于此值。

数据访问：①每个节点存储的数据相关的操作都是原子性的，读会获取节点所有数据，写会覆盖掉所有数据。②每个节点包含一个ACL（访问控制列表），这个列表规定了用户权限，来用于限制对节点进行访问。

节点类型：分为临时节点和永久节点，类型在创建时即被确定，并且不能改变。

临时节点：节点的生命周期依赖于创建它们的会话。一旦会话(Session)结束，临时节点将被自动删除，当然可以也可以手动删除。每个临时的Znode都会绑定到一个客户端会话，但他们对所有的客户端还是可见的。另外，zookeeper的临时节点不允许拥有子节点。

永久节点：生命周期不依赖于会话，并且只有在客户端显示执行删除操作的时候，他们才能被删除。

顺序节点：创建Znode的时候，用户可以请求在zookeeper的路径结尾添加一个递增的计数。这个计数对于此节点的父节点来说是唯一的，它的格式为"%10d"(10位数字，没有数值的数位用0补充，例如"0000000001")。当计数值大于232-1时，计数器将溢出。

监视器（watch）：

何时触发：当节点状态发生改变时(Znode的增、删、改)将会触发watch所对应的操作。

触发时的操作：zookeeper将会向客户端发送且仅发送一条通知，因此watch只能被触发一次，这样可以减少网络流量。

2.2、Zookeeper中的时间

包含多种记录时间的形式，属性包含有：Zxid、版本号。

Zxid：每个对节点的改变都将产生一个唯一的Zxid。（如果Zxid1的值小于Zxid2的值，那么Zxid1所对应的事件发生在Zxid2所对应的事件之前。实际 上，zookeeper的每个节点维护者三个Zxid值，为别为：cZxid、mZxid、pZxid。）

cZxid：节点创建时间所对应的Zxid格式时间戳

mZxid：节点最近一次修改的时间所对应的Zxid格式时间戳

pZxid：子节点（或该节点）的最近一次创建/删除的时间所对应的Zxid格式时间戳

对节点的每一个操作都将致使这个节点的版本号增加。每个节点维护着三个版本号：version、cversion、aversion。

version：节点数据版本号

cversion：子节点版本号

aversion：节点所拥有的ACL版本号

2.3、Zookeeper的节点属性

2.4、zookeeper的节点操作

注意：delete或setData【删除、修改】必须明确要更新的Znode的版本号，我们可以调用exists找到。如果版本号不匹配，更新将会失败。 更新zookeeper操作是非阻塞式的。因此客户端如果失去了一个更新(由于另一个进程在同时更新这个Znode)，他可以在不阻塞其他进程执行的情况下，选择重新尝试或进行其他操作。

2.5、watch触发器

zookeeper可以为所有的读操作设置watch，这些读操作包括：exists()、getChildren()及getData()。

watch事件是一次性的触发器，当watch的对象状态发生改变时，将会触发此对象上watch所对应的事件。watch事件将被异步地发送给客户端，并且zookeeper为watch机制提供了有序的一致性保证。理论上，客户端接收watch事件的时间要快于其看到watch对象状态变化的时间。

watch类型：

数据watch(data watches)：getData和exists负责设置数据watch;

孩子watch(child watches)：getChildren负责设置孩子watch。

exists操作上的watch，在被监视的Znode创建、删除或数据更新时被触发。

getData操作上的watch，在被监视的Znode删除或数据更新时被触发。在被创建时不能被触发，因为只有Znode一定存在，getData操作才会成功。

getChildren操作上的watch，在被监视的Znode的子节点创建或删除，或是这个Znode自身被删除时被触发。可以通过查看watch事件类型来区分是Znode，还是他的子节点被删除：NodeDelete表示Znode被删除，NodeDeletedChanged表示子节点被删除。

三、Zookeeper安装

安装前条件：有JDK环境。

启动服务前：不要有进程占用8080、2181端口。

3.1、windows安装Zookper

1、下载与解压

下载地址

解压即可：

2、添加环境变量

# 新建
ZOOKEEPER_HOME  D:\software\server\zookeeper\apache-zookeeper-3.6.3-bin
# path添加
%ZOOKEEPER_HOME%\bin

3、修改配置文件

①安装目录下新增两个文件夹，一个命名为 data ，一个命名为 log

②conf 目录，将目录中的 zoo_sample.cfg 文件，复制一份，重命名为zoo.cfg

③修改 zoo.cfg 配置文件，添加data、log日志的目录：

dataDir=D:\\software\\server\\zookeeper\\apache-zookeeper-3.6.3-bin\\data
dataLogDir=D:\\software\\server\\zookeeper\\apache-zookeeper-3.6.3-bin\\log

4、测试

①首先启动server服务端

进入到bin目录执行：zkServer.cmd

此时你到对应的data、log目录下看有没有snapshot.0、log.1，一般有的话表示启动成功。

②接着来使用client进行尝试连接

执行命令：zkCli.cmd -server 127.0.0.1:2181，尝试连接服务端的2181端口，若是无报错信息，则表示无异常

3.2、Linux安装Zookper（Docker）

为了更快速使用Zookeeper，我们这里使用Docker来进行安装配置：

# 1、拉取zookeeper镜像
docker pull zookeeper
# 2、后台运行zookeeper容器，对外开放2181端口
# -d：后台启动 -e：指定环境变量参数
docker run \
  --restart always \
  -e JVMFLAGS="-Xmx1024m" \
  -p 2181:2181 \
  --name myZookeeper -d zookeeper 
# 3、测试容器
# 进入到容器
docker exec -it fc /bin/bash
# 进入到bin目录下，执行客户端命令进行连接
./zkCli.sh

连接命令效果：