ASP.Net Core 中使用Zookeeper搭建分布式環境中的配置中心系列一：使用Zookeeper.Net組件演示基本的操作

本文轉載自查看原文 2019-01-31 15:00 2461 ASP.NET Core

前言：馬上要過年了，祝大家新年快樂！在過年回家前分享一篇關於Zookeeper的文章，我們都知道現在微服務盛行，大數據、分布式系統中經常會使用到Zookeeper，它是微服務、分布式系統中必不可少的分布式協調框架。它的作用體現在分布式系統中解決了配置中心的問題，以及解決了在分布式環境中不同進程之間爭奪資源的問題，也就是分布式鎖的功能以及分布式消息隊列功能等等。所以在微服務的環境中Zookeeper是現在很多公司首選的分布式協調框架，包括我之前的公司也在使用Zookeeper。說了這么多，沒別的就是想說一下Zookeeper的重要性，廢話不多說，進入正題。本篇博客只是演示在.Net Core 環境中如何使用Zookeeper組件進行基本的增刪改查和一些注意的要點，如果對Zookeeper還不是太了解的話，建議認認真真、仔仔細細地閱讀該文章：http://www.cnblogs.com/sunddenly/p/4033574.html 否則可能下面演示的你會看不懂。

一、Zookeeper基本概念快速介紹

概念：

Zookeeper是一個開源的分布式協調框架，它具有高性能、高可用的特點，同時具有嚴格的順序訪問控制能力（主要是寫操作的嚴格順序性），基於對ZAB（Zookeeper原子消息廣播協議）的實現，它能夠很好的保證分布式環境下的數據一致性。也正是基於這樣的特征，使得Zookeeper稱為解決分布式數據一致性問題的利器，Zookeeper由兩部分組成：Zookeeper服務端和客戶端。

特點：

全局一致性：每個server保存一份相同的數據副本，client無論鏈接哪個server，展示的數據都是一致的，這是最重要的特征。
可靠性：如果消息其中一台服務器接受，那么將被所有的服務器接受。
順序性：包括全局有序性和偏序兩種：全局有序是指如果在一台服務器上消息a在消息b前發布，則在所有server上消息a都將在消息b前被發布；偏序是指如果一個消息b在消息a后被同一個發送者發布，a必將排在b前面。
數據更新原子性：一次數據更新要么成功，要么失敗，不存在中間狀態。
實時性：Zookeeper保證客戶端將在一個時間間隔范圍內獲得服務器的更新信息，或者服務器失敗的信息。

數據結構：

圖片來源：（https://www.cnblogs.com/xums/p/7074008.html）

Zookeeper的數據結構模型采用類似於文件系統的樹結構。樹上的每個節點稱為ZNode，而每個節點都可能有一個或者多個子節點。ZNode的節點路徑標識方式是由一系列斜杠"/"進行分割的路徑表示，必須是絕對路徑。既可以向ZNode節點寫入、修改和讀取數據，也可以創建、刪除ZNode節點或ZNode節點下的子節點。
值的注意的是，Zookeeper的設計目標不是傳統的數據庫存儲或大數據對象存儲，而是協同數據的存儲，因此在實現的時候，ZNode存儲的數據大小不應該超過1MB。另外，每一個節點都有一個ACL（訪問控制列表），據此控制該節點的訪問權限。
ZNode數據節點是有生命周期的，其生命周期的長短取決於數據節點的節點類型。節點類型共有四種：持久節點、持久順序節點、臨時節點、臨時順序節點

好了，基本的概念就聊到這里，先有一個印象，如果需要詳細的學習，建議認認真真閱讀這篇博客：http://www.cnblogs.com/sunddenly/p/4033574.html，下面就開始演示基本的api操作。

二、ASP.Net Core 中使用ZooKeeper

首先，添加下面的依賴包：

新建一個.Net Core的控制台應用：

Zookeeper的服務端使用的是張輝清老師新書《中小研發團隊架構實踐》里面的服務，我這里不再安裝Zookeeper服務端，只是介紹一下Zookeeper的目錄結構

（1）bin：主要的一些運行命令

（2）conf：存放配置文件，其中我們需要修改zk.cfg

（3）contrib：附加的一些功能

（4）dist-maven:mvn編譯后的目錄

（5）docs:文檔

（6）lib：需要依賴的jar包

配置文件zk.cfg文件內容介紹（單機版）

（1）trickTime:用於計算的時間單元，比如session超時：N*trickTime

（2）initLimit:用於集群，允許從節點鏈接並同步到master節點的初始化鏈接時間，以trickTime的倍數來表示

（3）syncLimit:用於集群，master主節點與從節點之間發送消息，請求和應答時間長度（心跳機制）

（4）dataDir:必須配置

（5）dataLogDir：日志目錄，如果不配置會和dataDir公用

（6）clientPort：鏈接服務器的端口，默認是2181

好了就介紹到這里，下面讓我會演示關於Zookeeper API的各種操作。

如何連接Zookeeper的服務端

（1）代碼如下：

using org.apache.zookeeper;
using org.apache.zookeeper.data;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.Watcher.Event;

namespace ZookeeperNetCore
{
    public class ZookeeperClient
    {
        public ZooKeeper ZK { get; set; }

        // 配置項
        public string QueryPath { get; set; }= "/Configuration";
        //節點狀態信息
        public Stat Stat { get; set; }

        // 配置數據
        public byte[] ConfigData { get; set; } = null;


        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher(this));

            Console.WriteLine("客戶端開始連接zookeeper服務器...");
            Console.WriteLine($"連接狀態：{ZK.getState()}");
            Thread.Sleep(1000);//注意：為什么要加上這行代碼，如果不加會出現什么問題
            Console.WriteLine($"連接狀態：{ZK.getState()}");
        }

        // 讀取節點的配置數據
        public async Task<string> ReadConfigDataAsync()
        {
            if (this.ZK == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            var stat = await ZK.existsAsync(QueryPath, true);

            if (stat == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            this.Stat = stat;

            var dataResult = await ZK.getDataAsync(QueryPath, true);
            
            return Encoding.UTF8.GetString(dataResult.Data);
        }

        public class ConfigServiceWatcher : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override  async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper鏈接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此節點【{1}】值的通知，其值已被改為【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

    }
}

解釋：

首先，我們來看看創建Zookeeper對象時，應該注意的問題：

Zookeeper的構造函數參數解釋如下：

客戶端和zk服務端鏈接是一個異步的過程，當連接成功后后，客戶端會收的一個watch通知，就是調用回調函數：ConfigServiceWatcher.process(WatchedEvent @event)注意這個類ConfigServiceWatcher必須要繼承Watcher，重寫 process(WatchedEvent @event)，所以就打印出了。關於Zookeeper的watcher后面會詳細介紹，不明白的不要緊，后面會通過代碼給大家演示。

（1）connectString：連接服務器的ip字符串，比如: "192.168.1.1:2181,192.168.1.2:2181,192.168.1.3:2181"可以是一個ip，也可以是多個ip，一個ip代表單機，多個ip代表集群，也可以在ip后加路徑。

（2）sessionTimeout：超時時間，心跳收不到了，那就超時

（3）watcher：通知事件，如果有對應的事件觸發，則會收到一個通知；如果不需要，那就設置為null，在上面的演示中，我們設置了一個watcher。

（4）canBeReadOnly：可讀，當這個物理機節點斷開后，還是可以讀到數據的，只是不能寫，此時數據被讀取到的可能是舊數據，此處建議設置為false，不推薦使用。

（5）sessionId：會話的id

（6）sessionPasswd：會話密碼當會話丟失后，可以依據 sessionId 和 sessionPasswd 重新獲取會話。

好了，基本的參數已經介紹完畢，那么，來解釋一下為什么在創建Zookeeper對象時添加下面這句代碼：

其實上面我已經解釋了，由於客戶端和zk服務端鏈接是一個異步的過程，需要一定的時間間隔，所以，如果不添加效果這樣：

（2）zookeeper 恢復之前的會話連接演示

using org.apache.zookeeper;
using org.apache.zookeeper.data;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.Watcher.Event;

namespace ZookeeperNetCore
{
    public class ZookeeperClient
    {
        public ZooKeeper ZK { get; set; }

        // 配置項
        public string QueryPath { get; set; }= "/Configuration";
        //節點狀態信息
        public Stat Stat { get; set; }

        // 配置數據
        public byte[] ConfigData { get; set; } = null;


        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher(this));

        }

        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout, long sessionId, byte[] sessionPasswd)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher2(this), sessionId, sessionPasswd);

        }

        // 讀取節點的配置數據
        public async Task<string> ReadConfigDataAsync()
        {
            if (this.ZK == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            var stat = await ZK.existsAsync(QueryPath, true);

            if (stat == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            this.Stat = stat;

            var dataResult = await ZK.getDataAsync(QueryPath, true);
            
            return Encoding.UTF8.GetString(dataResult.Data);
        }

        public class ConfigServiceWatcher : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override  async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper鏈接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此節點【{1}】值的通知，其值已被改為【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

        public class ConfigServiceWatcher2 : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher2(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper鏈接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此節點【{1}】值的通知，其值已被改為【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }
    }
}

ZNode創建刪除修改查詢

代碼：

using org.apache.zookeeper;
using org.apache.zookeeper.data;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.Watcher.Event;
using static org.apache.zookeeper.ZooDefs;

namespace ZookeeperNetCore
{
    public class ZookeeperClient
    {
        public ZooKeeper ZK { get; set; }

        // 配置項
        public string QueryPath { get; set; }= "/Configuration";
        //節點狀態信息
        public Stat Stat { get; set; }

        // 配置數據
        public byte[] ConfigData { get; set; } = null;


        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher(this));

        }

        public ZookeeperClient(string serviceAddress, int timeout, long sessionId, byte[] sessionPasswd)
        {
            ZK = new ZooKeeper(serviceAddress, timeout, new ConfigServiceWatcher2(this), sessionId, sessionPasswd);

        }

        // 讀取節點的配置數據
        public async Task<string> ReadConfigDataAsync()
        {
            if (this.ZK == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            var stat = await ZK.existsAsync(QueryPath, true);

            if (stat == null)
            {
                return string.Empty;
            }

            this.Stat = stat;

            var dataResult = await ZK.getDataAsync(QueryPath, true);
            
            return Encoding.UTF8.GetString(dataResult.Data);
        }

        

        public class ConfigServiceWatcher : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override  async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper鏈接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此節點【{1}】值的通知，其值已被改為【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

        public class ConfigServiceWatcher2 : Watcher
        {
            private ZookeeperClient _cs = null;

            public ConfigServiceWatcher2(ZookeeperClient cs)
            {
                _cs = cs;
            }

            public override async Task process(WatchedEvent @event)
            {
                Console.WriteLine($"Zookeeper鏈接成功:{@event.getState() == KeeperState.SyncConnected}");

                if (@event.get_Type() == EventType.NodeDataChanged)
                {
                    var data = await _cs.ReadConfigDataAsync();

                    Console.WriteLine("{0}收到修改此節點【{1}】值的通知，其值已被改為【{2}】。", Environment.NewLine, _cs.QueryPath, data);
                }
            }
        }

        // 關閉ZooKeeper連接
        // 釋放資源
        public async Task Close()
        {
            if (this.ZK != null)
            {
               await ZK.closeAsync();
            }

            this.ZK = null;
        }


        
    }
}

using org.apache.zookeeper;
using System;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using static org.apache.zookeeper.ZooDefs;

namespace ZookeeperNetCore
{
    class Program
    {
        public const int timeout = 5000;
        static async Task Main(string[] args)
        {
            var conf = new ZookeeperClient("", timeout);

            try
            {
                conf.QueryPath = "/UserName";

                Console.WriteLine("客戶端開始連接zookeeper服務器...");
                Console.WriteLine($"連接狀態：{conf.ZK.getState()}");
                Thread.Sleep(1000);//注意：為什么要加上這行代碼，如果不加會出現什么問題
                Console.WriteLine($"連接狀態：{conf.ZK.getState()}");

                if (await conf.ZK.existsAsync(conf.QueryPath, false) == null)
                {
                    conf.ConfigData = Encoding.Default.GetBytes("guozheng");
                    await conf.ZK.createAsync(conf.QueryPath, conf.ConfigData, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
                }

                string configData = await conf.ReadConfigDataAsync();
                Console.WriteLine("節點【{0}】目前的值為【{1}】。", conf.QueryPath, configData);
                Console.ReadLine();


                Random random = new Random((int)DateTime.Now.Ticks & 0x0000FFFF);
                conf.ConfigData = Encoding.UTF8.GetBytes(string.Format("Mike_{0}", random.Next(100)));

                await conf.ZK.setDataAsync(conf.QueryPath, conf.ConfigData, -1);

                Console.WriteLine("節點【{0}】的值已被修改為【{1}】。", conf.QueryPath, Encoding.UTF8.GetString(conf.ConfigData));

                Console.ReadLine();

                if (await conf.ZK.existsAsync(conf.QueryPath, false) != null)
                {
                    await conf.ZK.deleteAsync(conf.QueryPath, -1);

                    Console.WriteLine("已刪除此【{0}】節點。{1}", conf.QueryPath, Environment.NewLine);
                }

            }
            catch (Exception ex)
            {
                if (conf.ZK == null)
                {
                    Console.WriteLine("已關閉ZooKeeper的連接。");
                    Console.ReadLine();
                    return;
                }

                Console.WriteLine("拋出異常：{0}【{1}】。", Environment.NewLine, ex.ToString());
            }
            finally
            {
                await conf.Close();
                Console.WriteLine("已關閉ZooKeeper的連接。");
                Console.ReadLine();
            }



            ////開始會話重連
            //Console.WriteLine("開始會話重連...");

            //var conf2 = new ZookeeperClient("", timeout, sessionId, sessionPassword);

            //Console.WriteLine(conf2.ZK.getSessionId());
            //Console.WriteLine( Encoding.UTF8.GetString(conf2.ZK.getSessionPasswd()));

            //Console.WriteLine($"重新連接狀態zkSession：{conf2.ZK.getState()}");
            //Thread.Sleep(1000);//注意：為什么要加上這行代碼，如果不加會出現什么問題
            //Console.WriteLine($"重新連接狀態zkSession：{conf2.ZK.getState()}");


            Console.ReadKey();
        }
    }
}

解釋：

關於異步創建節點的方法，是不支持子節點的遞歸創建，參數介紹：

（1）path：創建的路徑

（2）data：存儲的數據的byte[]

（3）acl：控制權限策略 Ids.OPEN_ACL_UNSAFE --> world:anyone:cdrwa CREATOR_ALL_ACL --> auth:user:password:cdrwa

（4）createMode：節點類型, 是一個枚舉 PERSISTENT：持久節點 PERSISTENT_SEQUENTIAL：持久順序節點 EPHEMERAL：臨時節點 EPHEMERAL_SEQUENTIAL：臨時順序節點

關於上面參數引出來的知識點，需要幾章來講解，本篇文章先不介紹，后面會介紹。好了，關於.Net Core中使用Zookeeper的介紹就到這里，關於上面演示的結果，我先拋出一個問題，大家可以思考一下：為什么“Zookeeper鏈接成功：True”會輸出多次？也就是我們下節要討論的Zookeeper的watcher機制。時間到了，收拾行李，准備一下回家啦，先寫到這里，祝大家新年快樂！希望對你有幫助，過完年來見！

三、總結

可能有些地方解釋的不是太清楚，大家多多見諒，有些的不對的地方，希望能指正出來。

說明：演示代碼里面使用的Zookeeper服務過一段時間能用，不能用的話，在評論區留言，后面用阿里雲自己搭建一個。

代碼地址：

https://github.com/guozheng007/ZookeeperNetCoreDemo

參考資料：

（1）張輝清：《中小研發團隊架構實踐》

（2）風間影月：《ZooKeeper分布式專題與Dubbo微服務入門》

（3）sunddenly：http://www.cnblogs.com/sunddenly/p/4033574.html

作者：郭崢

出處：http://www.cnblogs.com/runningsmallguo/

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