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Zookeeper基础

分类: 文章 • 2024-10-26 12:32:52
  1. Zookeeper基础
    1. 单基部署

先把ZK安装起来，后面的很多操作，都是的前提都是由ZK的操作环境，先来把ZK安装好，

      1. Zookeeper windows环境安装

环境要求:必须要有jdk环境,本次讲课使用jdk1.8

 

1.安装jdk

2.安装Zookeeper. 在官网http://zookeeper.apache.org/下载zookeeper.我下载的是zookeeper-3.4.12版本。

解压zookeeper-3.4.6至D:\machine\zookeeper-3.4.12.

在D:\machine 新建data及log目录。

3.ZooKeeper的安装模式分为三种，分别为：单机模式（stand-alone）、集群模式和集群伪分布模式。ZooKeeper 单机模式的安装相对比较简单，如果第一次接触ZooKeeper的话，建议安装ZooKeeper单机模式或者集群伪分布模式。

安装单击模式。 至D:\machine\zookeeper-3.4.12\conf 复制 zoo_sample.cfg 并粘贴到当前目录下，命名zoo.cfg.

 

      1. 目录结构

bin             存放系统脚本

conf            存放配置文件

contrib          zk附加功能支持

dist-maven       maven仓库文件

docs            zk文档

lib              依赖的第三方库

recipes          经典场景样例代码

src             zk源码

 

其中bin和conf是非常重要的两个目录，平时也是经常使用的。

 

        1. bin目录

先看下bin目录

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其中

zkServer为服务器，启动后默认端口为2181

zkCli为命令行客户端

 

        1. conf目录

Conf目录为配置文件存放的目录，zoo.cfg为核心的配置文件

这里面的配置很多，这配置是运维的工作，目前没必要，也没办法全部掌握。

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在这挑选几个讲解：

 

clientPort：参数无默认值，必须配置，用于配置当前服务器对外的服务端口，客户端必须使用这端口才能进行连接

dataDir：用于存放内存数据库快照的文件夹，同时用于集群的myid文件也存在这个文件夹里（注意：一个配置文件只能包含一个dataDir字样，即使它被注释掉了。）

dataLogDir：用于单独设置transaction log的目录，transaction log分离可以避免和普通log还有快照的竞争

 

dataDir：新安装zk这文件夹里面是没有文件的，可以通过snapCount参数配置产生快照的时机

 

以下配置集群中才会使用，后面再讨论

 

tickTime：心跳时间，为了确保连接存在的，以毫秒为单位，最小超时时间为两个心跳时间

initLimit：多少个心跳时间内，允许其他server连接并初始化数据，如果ZooKeeper管理的数据较大，则应相应增大这个值

syncLimit：多少个tickTime内，允许follower同步，如果follower落后太多，则会被丢弃。

    1. ZK的特性

Zk的特性会从会话、数据节点，版本，Watcher，ACL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

      1. 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；

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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：

CONNECTING、CONNECTED、RECONNECTING、RECONNECTED、CLOSE

 

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CONNECTING和CONNECTED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

 

      1. ZK数据模型

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。

 

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  1. 在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

 

  1. 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。

 

      1. Zookeeper节点类型

节点类型非常重要，是后面项目实战的基础。

 

a、Znode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）

b、Znode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 
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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

 

      1. Zookeeper节点状态属性

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      1. ACL保障数据的安全

ACL机制，表示为scheme:id:permissions，第一个字段表示采用哪一种机制，第二个id表示用户，permissions表示相关权限（如只读，读写，管理等）。

 

zookeeper提供了如下几种机制（scheme）：

world: 它下面只有一个id, 叫anyone, world:anyone代表任何人，zookeeper中对所有人有权限的结点就是属于world:anyone的

auth: 它不需要id, 只要是通过authentication的user都有权限（zookeeper支持通过kerberos来进行authencation, 也支持username/password形式的authentication)

digest: 它对应的id为username:BASE64(SHA1(password))，它需要先通过username:password形式的authentication

ip: 它对应的id为客户机的IP地址，设置的时候可以设置一个ip段，比如ip:192.168.1.0/16, 表示匹配前16个bit的IP段

 

现在看这可能懵懵懂懂，不过没有关系，等会在客户端操作的时候会有详细的操作

 

    1. 命令行
      1. 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 

      1. 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：

 

  1. 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 
  2. 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 
  3. 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】
  4. 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】
  5. 修改文件内容： set /zk "zkbak" 对 zk 所关联的字符串进行设置 
  6. 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 
  7. 递归删除：rmr  /zk将刚才创建的 znode 删除，子节点同时删除
  8. 退出客户端： quit 
  9. 帮助命令： help

 

      1. ACL命令常用命令

 

再回过头来看下ACL权限

 

Zookeeper的ACL(Access Control List)，分为三个维度：scheme、id、permission

通常表示为：scheme:id:permission

  1. schema:代表授权策略
  2. id:代表用户
  3. permission:代表权限

 

        1. 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

 

        1. id

id是验证模式，不同的scheme，id的值也不一样。

 

scheme为auth时：

username:password

scheme为digest时:
         username:BASE64(SHA1(password))

scheme为ip时:
         客户端的ip地址。

scheme为world时
         anyone。

 

        1. Permission

CREATE、READ、WRITE、DELETE、ADMIN 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

        1. ACL命令
          1. 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

 

          1. 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

 

          1. addauth

注册会话授权信息

            1. 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

            1. Digest

auth与digest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. acl命令行ip

create  /testDir/testIp data

setAcl  /testDir/testIp ip:192.168.30.10:cdrwa

 

getAcl  /testDir/testIp

 

 

      1. 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 或 nc 向 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。

 

      1. 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

 

    1. Java客户端框架（*重要）

 

      1. Zookeeper原生客户端
      2. ZkClient
      3. Curator

 

 

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