03 | 开始使用ZooKeeper-ZooKeeper实战与源码剖析

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### 03 | 开始使用ZooKeeper

在深入探讨ZooKeeper的实战应用与源码之前，本章将引领您踏入ZooKeeper的世界，从零开始了解如何安装、配置、启动ZooKeeper服务，并通过基础的客户端操作来感受其作为分布式协调服务的强大功能。ZooKeeper是一个开源的、高性能的协调服务，用于管理大型分布式系统中的数据一致性、命名、配置管理、分布式同步等。

#### 3.1 ZooKeeper简介

ZooKeeper由Apache软件基金会开发并维护，它模拟了一个类似于文件系统的树状结构，但这份“文件系统”是存储在内存中的，并且支持高并发访问。ZooKeeper的设计目标是为分布式应用提供一致性的服务，它保证了在任何网络分区的情况下，客户端都能看到一致的数据视图。ZooKeeper的核心特性包括：

- **顺序一致性**：所有客户端看到的数据更新顺序都是相同的。
- **原子性**：更新操作要么成功，要么失败，不存在中间状态。
- **单一视图**：无论客户端连接到哪个服务器，它们看到的数据视图都是一致的。
- **可靠性**：一旦数据被更新，更新结果将被永久保存，直到客户端显式地删除它。
- **实时性**：系统保证客户端最终会看到最新的数据状态，尽管由于网络延迟等原因，可能会存在一定的时间滞后。

#### 3.2 ZooKeeper的安装与配置

##### 3.2.1 环境准备

在安装ZooKeeper之前，请确保您的系统满足以下基本要求：

- **Java环境**：ZooKeeper需要Java运行环境，建议使用JDK 1.8或更高版本。
- **操作系统**：ZooKeeper支持在多种操作系统上运行，包括Linux、Windows、MacOS等。
- **网络连通性**：确保集群中的每个节点都能相互通信。

##### 3.2.2 下载ZooKeeper

您可以从Apache ZooKeeper的官方网站下载最新版本的ZooKeeper。下载后，解压到一个合适的目录，例如`/usr/local/zookeeper`。

##### 3.2.3 配置ZooKeeper

在ZooKeeper的解压目录下，找到`conf/`文件夹，并复制`zoo_sample.cfg`为`zoo.cfg`。然后，编辑`zoo.cfg`文件，根据您的需求修改配置项。主要配置项包括：

- `dataDir`：ZooKeeper存储快照（snapshot）的目录。
- `clientPort`：ZooKeeper服务监听的端口，默认为2181。
- `server.X=A:B:C`：集群模式下，每个ZooKeeper服务器实例的配置，其中X是服务器编号，A是该服务器的IP地址或主机名，B是用于服务器间通信的端口，C是选举时使用的端口。

例如，对于一个包含三个节点的集群，配置可能如下：

```properties
server.1=192.168.1.1:2888:3888
server.2=192.168.1.2:2888:3888
server.3=192.168.1.3:2888:3888
```

同时，在每个节点的`dataDir`指定的目录下，创建一个名为`myid`的文件，内容为该节点的编号（如上例中的1、2、3）。

##### 3.2.4 启动ZooKeeper

在ZooKeeper的解压目录下，执行以下命令启动ZooKeeper服务：

```bash
bin/zkServer.sh start
```

如果是Windows系统，则使用`zkServer.cmd`脚本。

#### 3.3 ZooKeeper的客户端操作

ZooKeeper提供了多种客户端工具供用户与ZooKeeper服务交互，包括命令行客户端（CLI）、Curator框架、ZkClient等。这里，我们首先通过命令行客户端来熟悉ZooKeeper的基本操作。

##### 3.3.1 连接到ZooKeeper

启动ZooKeeper服务后，您可以使用命令行客户端连接到ZooKeeper服务器。在ZooKeeper的解压目录下，执行：

```bash
bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181
```

如果是Windows系统，则使用`zkCli.cmd`。

##### 3.3.2 基本命令

一旦连接到ZooKeeper，您就可以使用一系列命令来执行操作了。以下是一些常用的命令：

- **ls**：列出当前节点的子节点。
- **create**：创建一个新的znode并设置其数据。
- **get**：获取指定znode的数据和状态信息。
- **set**：更新指定znode的数据。
- **delete**：删除指定的znode（注意，如果该znode有子节点，则必须先删除子节点）。
- **stat**：获取指定znode的状态信息。

例如，创建一个名为`/mytest`的znode，并设置其数据为"hello world"：

```bash
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 0] create /mytest hello world
Created /mytest
```

然后，使用`get`命令查看该znode的数据：

```bash
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 1] get /mytest
hello world
```

##### 3.3.3 监听器（Watcher）

ZooKeeper的一个强大特性是支持Watcher机制，允许客户端在特定znode上注册监听器，以便在znode的状态发生变化时得到通知。这在实现分布式锁、分布式配置管理等功能时非常有用。

例如，您可以在`/mytest`节点上注册一个Watcher，然后更新该节点的数据，观察监听器的触发情况：

```bash
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 2] stat /mytest watch
[zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 3] set /mytest hello zookeeper
WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/mytest
```

在这个例子中，我们首先使用`stat`命令并附加`watch`参数来在`/mytest`节点上注册Watcher。然后，我们更新该节点的数据。由于数据发生了变化，之前注册的Watcher被触发，客户端收到了一个`NodeDataChanged`事件的通知。

#### 3.4 小结

通过本章的学习，您已经掌握了ZooKeeper的基本安装、配置与启动方法，以及如何通过命令行客户端进行基本的操作。ZooKeeper的强大功能远不止于此，它支持复杂的分布式协调机制，如分布式锁、命名服务、配置管理等。在接下来的章节中，我们将深入探讨ZooKeeper的这些高级特性及其在实际项目中的应用。同时，我们也将逐步揭开ZooKeeper源码的神秘面纱，了解其背后的设计原理与实现细节。

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