Zookeeper系列五：Master選舉、ZK高級特性：基本模型

一、Master選舉

1. master選舉原理：

有多個master，每次只能有一個master負責主要的工作，其他的master作為備份，同時對負責工作的master進行監聽，一旦負責工作的master掛掉了，其他的master就會收到監聽的事件，從而去搶奪負責工作的權利，其他沒有爭奪到負責主要工作的master轉而去監聽負責工作的新master。

本質其實是利用zookeeper的臨時節點的特性：臨時節點隨着會話的消亡二消亡，同一個臨時節點只能創建一個，創建失敗的節點（從master）對創建成功節點（主master）進行監控，一旦創建成功的節點（主master）會話消失，之前創建失敗的節點（從master）就會監聽到去搶奪創建臨時節點

2. 代碼實現-兩個tomcat模擬master選舉

2.1 准備工作：

1）首先在新建一個maven項目ZK-Demo,然后在pom.xml里面引入zk的依賴

        <dependency>
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId>
            <version>3.4.10</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-framework</artifactId>
            <version>4.0.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-recipes</artifactId>
            <version>4.0.0</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>3.1.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat</groupId>
            <artifactId>tomcat-catalina</artifactId>
            <version>7.0.39</version>
        </dependency>

 2）在eclipse里面配置兩個tomcat，具體方法百度

注意：這里的兩個tomcat的命名不規范，端口分別為8080,8081

2.2 編寫選舉master的業務類

package com.study.demo.election;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.ServletException;

import org.apache.catalina.connector.Request;
import org.apache.catalina.connector.Response;
import org.apache.catalina.valves.ValveBase;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.TreeCache;
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.TreeCacheEvent;
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.TreeCacheListener;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;

/**
* 
* @Description: 兩個tomcat模擬master選舉
* @author liguangsheng
* @date 2018年9月6日
*
*/
public class ZkTomcatMaster extends ValveBase {

    private static CuratorFramework client;
    // zk臨時節點路徑（主master）
    private final static String zkPath = "/Tomcat/ActiveLock";
    //Curator事件監聽
    private static TreeCache cache;

    @Override
    public void invoke(Request request, Response response) throws IOException, ServletException {
        client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString("192.168.152.130:2181").connectionTimeoutMs(1000)
                .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3)).build();
        client.start();

        try {
            createZKNode(zkPath);
        } catch (Exception e1) {
            System.out.println("=========== 搶奪成為master失敗，對master進行監控！");
            try {
                addZKNodeListener(zkPath);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //創建臨時節點zkPath = "/Tomcat/ActiveLock"
    private void createZKNode(String path) throws Exception {
        client.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path);
        System.out.println("=========== 創建成功，節點當選為master");
    }

    //創建臨時節點zkPath = "/Tomcat/ActiveLock"失敗時對創建成功的節點(主master)進行監聽
    private void addZKNodeListener(final String path) throws Exception {
        cache = new TreeCache(client, path);
        cache.start();
        cache.getListenable().addListener(new TreeCacheListener() {
            public void childEvent(CuratorFramework client, TreeCacheEvent event) throws Exception {
                if (event.getData() != null && event.getType() == TreeCacheEvent.Type.NODE_REMOVED) {
                    System.out.println("=========== master掛了，趕緊搶master權限！");
                    createZKNode(path);
                }
            }
        });
        
        System.out.println("=========== 已經對master進行監控");
    }
}

2.3  在eclipse里面將ZkTomcatMaster.java打包成zkTomcatMaster.jar放到兩個tomcat的lib目錄下

E:\apache-tomcat-8.5.33\lib

E:\software\apache-tomcat-7.0.63\lib

同時還要向lib目錄下放入相關依賴的包：

zkTomcatMaster.jar

相關依賴的包:
curator-client-4.0.0.jar
curator-framework-4.0.0.jar
curator-recipes-4.0.0.jar
zookeeper-3.4.10.jar
jline-0.9.94.jar
netty-3.10.5.Final.jar
slf4j-api-1.6.1.jar
slf4j-log4j12-1.6.1.jar
selenium-server-standalone-2.44.0.jar
javax.servlet-api-3.1.0.jar
tomcat-catalina-7.0.39.jar
log4j-1.2.14.jar

 需要這些包的朋友私聊我哈！

2.4 在兩個tomcat的server.xml里面加入如下配置：

<Host appBase="webapps" autoDeploy="true" name="localhost" unpackWARs="true">
    此處省略n行配置.....
    <Valve className="com.study.demo.election.ZkTomcatMaster"/>
 </Host>

 2.5 分別運行兩個tomcat查看效果

先運行Tomcat8.5 8080

再運行tomcat8080

2.6 停掉Tomcat8.5 8080觀察tomcat8080的情況

說明：這里是之前對Tomcat8.5 8080（主master的監聽器作用了）

 2.7 再次啟動Tomcat8.5 8080

 

二、ZK高級特性：基本模型

1. Zookeeper的數據模型—節點

樹模型（采用文件系統的形式，只不過去掉文件和目錄），叫數據節點。

2. ACL—權限控制

2.1 對於一個節點可操作的權限有5種

READ（只讀）
WRITE（只寫）
CREATE（創建）
DELETE（刪除）
ADMIN（節點管理權限）
All = READ|WRITE|CREATE|DELETE|ADMIN（所有權限）

ACL機制：權限模式（Schema）、授權對象（ID）、權限（Permission）

1）world：開放模式。意思所有人都可以訪問。
2）IP： 針對某個IP開放權限
3）digest：用戶/密碼模式
4）Super：超級用戶模式

2.2 設置節點權限

使用密文語法：setAcl path digest|ip:username:password:c|d|r|w|a

示例：
1）用戶名和加密密碼的方式：

創建test節點：

create /test 123

設置權限前先對密碼進行加密(執行目錄在zk根目錄)：

cd /software/zookeeper-3.4.6

java -cp ./zookeeper-3.4.6.jar:./lib/log4j-1.2.16.jar:./lib/slf4j-api-1.6.1.jar:./lib/slf4j-log4j12-1.6.1.jar org.apache.zookeeper.server.auth.DigestAuthenticationProvider user1:123456

加密后的密文：

user1:123456->user1:HYGa7IZRm2PUBFiFFu8xY2pPP/s=

設置權限：

setAcl /test digest:user1:HYGa7IZRm2PUBFiFFu8xY2pPP/s=:crwa

使用明文增加認證才可以訪問：
語法：

addauth digest username:password

eg:

addauth digest user1:123456

2）IP的方式 setAcl /test ip:192.168.152.1:cdra

設置以后，只有192.168.152.1才能訪問

3）使用明文設置權限(設置完以后可以直接使用 ls /test查看，不會像密文設置時查看提示沒有權限)：

語法：

setAcl /path auth:username:password:cdrwa

eg:

刪除直接的/test節點並重新創建

delete /test
create /test 123

設置權限

setAcl /test auth:user1:123456:cdrwa

說明：

這里的刪除得使用delete命令，rmr命令刪除不了，會提示沒有權限

2.3 查看節點的權限

語法：

getAcl path

2.4 節點的版本

執行ls2  /test可看到如下信息

cversion 當前節點的權限
dataversion 當前節點數據內容的版本號
aclVersion  就是ACL版本號

說明：

zookeeper版本的含義：版本指的是變更的次數。
CAS（compare and swap）比較然后交換。-》比較數據的版本號以后交換數據