1. 概述
Apache ZooKeeper是一种分布式协调服务，可简化分布式应用程序的开发。Apache Hadoop、HBase等项目使用它来实现不同的用例，例如领导者选举、配置管理、节点协调、服务器租约管理等。
ZooKeeper集群内的节点将其数据存储在共享的分层命名空间中，该命名空间类似于标准文件系统或树形数据结构。
在本文中，我们将探讨如何使用Apache Zookeeper的Java API来存储、更新和删除ZooKeeper中存储的信息。
2. 设置
Apache ZooKeeper Java库的最新版本可以在这里找到：
<dependency>
<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
<artifactId>zookeeper</artifactId>
<version>3.4.11</version>
</dependency>
3. ZooKeeper数据模型-ZNode
ZooKeeper具有分层命名空间，非常类似于分布式文件系统，其中存储协调数据，如状态信息、协调信息、位置信息等，这些信息存储在不同的节点上。
ZooKeeper树中的每个节点都称为ZNode。
每个ZNode都会维护任何数据或ACL变更的版本号和时间戳，此外，这允许ZooKeeper验证缓存并协调更新。
4. 部署
4.1 安装
最新的ZooKeeper版本可以从这里下载，下载之前，需要确保满足这里描述的系统要求。
4.2 独立模式
本文将以独立模式运行ZooKeeper，因为它所需的配置极少，请按照此处文档中描述的步骤操作。
注意：在独立模式下，没有复制，因此如果ZooKeeper进程失败，服务将会中断。
5. ZooKeeper CLI示例
我们现在将使用ZooKeeper命令行界面(CLI)与ZooKeeper交互：
bin/zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181
上述命令在本地启动了一个独立实例，现在我们来看看如何在ZooKeeper中创建ZNode并存储信息：
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /MyFirstZNode ZNodeVal
Created /FirstZnode
我们在ZooKeeper分层命名空间的根目录创建了一个ZNode “MyFirstZNode”，并将“ZNodeVal”写入其中。
由于我们没有传递任何标志，因此创建的ZNode将是持久的。
现在让我们发出一个“get”命令来获取与ZNode相关的数据和元数据：
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] get /FirstZnode
“Myfirstzookeeper-app”
cZxid = 0x7f
ctime = Sun Feb 18 16:15:47 IST 2018
mZxid = 0x7f
mtime = Sun Feb 18 16:15:47 IST 2018
pZxid = 0x7f
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 22
numChildren = 0
我们可以使用set操作来更新现有ZNode的数据。
例如：
set /MyFirstZNode ZNodeValUpdated
这会将MyFirstZNode上的数据从ZNodeVal更新为ZNodeValUpdated。
6. ZooKeeper Java API示例
现在让我们看一下Zookeeper Java API并创建一个节点、更新该节点并检索一些数据。
6.1 Java包
ZooKeeper Java绑定主要由两个Java包组成：
- org.apache.zookeeper：定义ZooKeeper客户端库的主类以及ZooKeeper事件类型和状态的许多静态定义
- org.apache.zookeeper.data：定义与ZNode相关的特征，例如访问控制列表(ACL)、ID、统计信息等
服务器实现中也使用了ZooKeeper Java API，例如org.apache.zookeeper.server、org.apache.zookeeper.server.quorum和org.apache.zookeeper.server.upgrade。
但是，它们超出了本文的讨论范围。
6.2 连接到ZooKeeper实例
现在让我们创建ZKConnection类，用于连接和断开已经运行的ZooKeeper：
public class ZKConnection {
private ZooKeeper zoo;
CountDownLatch connectionLatch = new CountDownLatch(1);
// ...
public ZooKeeper connect(String host) throws IOException, InterruptedException {
zoo = new ZooKeeper(host, 2000, new Watcher() {
public void process(WatchedEvent we) {
if (we.getState() == KeeperState.SyncConnected) {
connectionLatch.countDown();
}
}
});
connectionLatch.await();
return zoo;
}
public void close() throws InterruptedException {
zoo.close();
}
}
要使用ZooKeeper服务，应用程序必须首先实例化ZooKeeper类的对象，该类是ZooKeeper客户端库的主类。
在connect方法中，我们实例化了一个ZooKeeper类的实例。此外，我们还注册了一个回调方法来处理来自ZooKeeper的WatchedEvent事件，以确认连接已成功连接，并使用CountDownLatch的countDown完成connect方法的执行。
一旦与服务器建立连接，客户端就会被分配一个会话ID。为了保持会话有效，客户端应该定期向服务器发送心跳。
只要会话ID仍然有效，客户端应用程序就可以调用ZooKeeper API。
6.3 客户端操作
我们现在将创建一个ZKManager接口，它公开不同的操作，例如创建ZNode并保存一些数据、获取和更新ZNode数据：
public interface ZKManager {
void create(String path, byte[] data) throws KeeperException, InterruptedException;
Object getZNodeData(String path, boolean watchFlag);
void update(String path, byte[] data) throws KeeperException, InterruptedException;
}
现在我们看一下上述接口的实现：
public class ZKManagerImpl implements ZKManager {
private static ZooKeeper zkeeper;
private static ZKConnection zkConnection;
public ZKManagerImpl() {
initialize();
}
private void initialize() {
zkConnection = new ZKConnection();
zkeeper = zkConnection.connect("localhost");
}
public void closeConnection() {
zkConnection.close();
}
public void create(String path, byte[] data) throws KeeperException, InterruptedException {
zkeeper.create(
path,
data,
ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
CreateMode.PERSISTENT);
}
public Object getZNodeData(String path, boolean watchFlag) throws KeeperException, InterruptedException {
byte[] b = null;
b = zkeeper.getData(path, null, null);
return new String(b, "UTF-8");
}
public void update(String path, byte[] data) throws KeeperException, InterruptedException {
int version = zkeeper.exists(path, true).getVersion();
zkeeper.setData(path, data, version);
}
}
在上面的代码中，连接和断开连接的调用被委托给了之前创建的ZKConnection类，我们的create方法用于根据字节数组数据在给定路径创建一个ZNode。仅出于演示目的，我们保持ACL完全开放。
一旦创建，ZNode就会持久存在，并且在客户端断开连接时不会被删除。
在getZNodeData方法中，从ZooKeeper获取ZNode数据的逻辑非常简单。最后，使用update方法，我们检查给定路径上是否存在ZNode，如果存在则获取它。
除此之外，为了更新数据，我们首先检查ZNode是否存在并获取当前版本。然后，我们调用setData方法，并以ZNode的路径、数据和当前版本作为参数。只有当传递的版本与最新版本匹配时，ZooKeeper才会更新数据。
7. 总结
在开发分布式应用程序时，Apache ZooKeeper作为分布式协调服务发挥着至关重要的作用。具体来说，它适用于存储共享配置、选举主节点等用例。
ZooKeeper还提供了一个优雅的基于Java的API，可用于客户端应用程序代码，实现与ZooKeeper ZNodes的无缝通信。
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