一、Zookeeper基礎簡介

1、概念簡介

Zookeeper是一個Apache開源的分布式的應用，為系統架構提供協調服務。從設計模式角度來審視：該組件是一個基於觀察者模式設計的框架，負責存儲和管理數據，接受觀察者的注冊，一旦數據的狀態發生變化，Zookeeper就將負責通知已經在Zookeeper上注冊的觀察者做出相應的反應，從而實現集群中類似Master/Slave管理模式。ZooKeeper的目標就是封裝好復雜易出錯的關鍵服務，將簡單易用的接口和性能高效、功能穩定的系統提供給用戶。

2、基本理論

數據結構

ZooKeeper記錄數據的結構與Linux文件系統相似，整體可以看作一棵樹，每個節點稱ZNode。每個Znode默認能夠存儲1MB的數據，每個ZNode都可以通過其路徑唯一標識。

節點類型

短暫（ephemeral）：客戶端和服務器端斷開連接后，創建的節點自動刪除。
持久（persistent）：客戶端和服務器端斷開連接后，創建的節點持久化保存。

集群服務

在Zookeeper集群服務是由一個領導者（leader），多個跟隨者（follower）組成的集群。領導者負責進行投票的發起和決議，更新集群服務狀態。跟隨者用於接收客戶請求並向客戶端返回結果，在選舉Leader過程中參與投票。集群中只要有半數以上節點存活，Zookeeper集群就能正常服務。

數據一致性

每個server保存一份相同的數據拷貝，客戶端無論請求到被集群中哪個server處理，得到的數據都是一致的。

3、應用場景

經典應用：Dubbo框架的服務注冊和發現；
分布式消息同步和協調機制；
服務器節點動態上下線；
統一配置管理、負載均衡、集群管理；

二、安全管理操作

1、操作權限

ZooKeeper的節點有5種操作權限：CREATE(增)、READ(查)、WRITE(改)、DELETE(刪)、ADMIN(管理)等相關權限，這5種權限集合可以簡寫為crwda，每個單詞的首字符拼接而成。

2、認證方式：

world

默認方式，開放的權限，意解為全世界都能隨意訪問。

auth

已經授權且認證通過的用戶才可以訪問。

digest

用戶名:密碼方式認證，實際業務開發中最常用的方式。

IP白名單

授權指定的Ip地址，和指定的權限點，控制訪問。

3、Digest授權流程

添加認證用戶

addauth digest 用戶名:密碼

設置權限

setAcl /path auth:用戶名:密碼:權限

查看Acl設置

getAcl /path

完整操作流程

-- 添加授權用戶
[zk: localhost:2181] addauth digest smile:123456
-- 創建節點
[zk: localhost:2181] create /cicada cicada
-- 節點授權
[zk: localhost:2181] setAcl /cicada auth:smile:123456:cdrwa
-- 查看授權
[zk: localhost:2181] getAcl /cicada

三、整合 SpringBoot2 框架

1、核心依賴

Curator是Apache開源的一個Zookeeper客戶端連接和操作的組件，Curator框架在Zookeeper原生API接口上進行二次包裝。提供ZooKeeper各種應用場景：比如：分布式鎖服務、集群領導選舉、共享計數器、緩存機制、分布式隊列等API封裝。

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-client</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>

2、Zookeeper參數

zoo:
  keeper:
    #開啟標志
    enabled: true
    #服務器地址
    server: 127.0.0.1:2181
    #命名空間，被稱為ZNode
    namespace: cicada
    #權限控制，加密
    digest: smile:123456
    #會話超時時間
    sessionTimeoutMs: 3000
    #連接超時時間
    connectionTimeoutMs: 60000
     #最大重試次數
    maxRetries: 2
    #初始休眠時間
    baseSleepTimeMs: 1000

3、服務初始化配置

@Configuration
public class ZookeeperConfig {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ZookeeperConfig.class) ;
    @Resource
    private ZookeeperParam zookeeperParam ;
    private static CuratorFramework client = null ;
    /**
     * 初始化
     */
    @PostConstruct
    public void init (){
        //重試策略，初試時間1秒，重試10次
        RetryPolicy policy = new ExponentialBackoffRetry(
                zookeeperParam.getBaseSleepTimeMs(),
                zookeeperParam.getMaxRetries());
        //通過工廠創建Curator
        client = CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString(zookeeperParam.getServer())
                .authorization("digest",zookeeperParam.getDigest().getBytes())
                .connectionTimeoutMs(zookeeperParam.getConnectionTimeoutMs())
                .sessionTimeoutMs(zookeeperParam.getSessionTimeoutMs())
                .retryPolicy(policy).build();
        //開啟連接
        client.start();
        LOGGER.info("zookeeper 初始化完成...");
    }
    public static CuratorFramework getClient (){
        return client ;
    }
    public static void closeClient (){
        if (client != null){
            client.close();
        }
    }
}

4、封裝系列接口

public interface ZookeeperService {
    /**
     * 判斷節點是否存在
     */
    boolean isExistNode (final String path) ;
    /**
     * 創建節點
     */
    void createNode (CreateMode mode,String path ) ;
    /**
     * 設置節點數據
     */
    void setNodeData (String path, String nodeData) ;
    /**
     * 創建節點
     */
    void createNodeAndData (CreateMode mode, String path , String nodeData) ;
    /**
     * 獲取節點數據
     */
    String getNodeData (String path) ;
    /**
     * 獲取節點下數據
     */
    List<String> getNodeChild (String path) ;
    /**
     * 是否遞歸刪除節點
     */
    void deleteNode (String path,Boolean recursive) ;
    /**
     * 獲取讀寫鎖
     */
    InterProcessReadWriteLock getReadWriteLock (String path) ;
}

5、接口實現

@Service
public class ZookeeperServiceImpl implements ZookeeperService {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ZookeeperServiceImpl.class);
    @Override
    public boolean isExistNode(String path) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient();
        client.sync() ;
        try {
            Stat stat = client.checkExists().forPath(path);
            return client.checkExists().forPath(path) != null;
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("isExistNode error...", e);
            e.printStackTrace();
        }
        return false;
    }
    @Override
    public void createNode(CreateMode mode, String path) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient() ;
        try {
            // 遞歸創建所需父節點
            client.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(mode).forPath(path);
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("createNode error...", e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void setNodeData(String path, String nodeData) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient() ;
        try {
            // 設置節點數據
            client.setData().forPath(path, nodeData.getBytes("UTF-8"));
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("setNodeData error...", e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void createNodeAndData(CreateMode mode, String path, String nodeData) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient() ;
        try {
            // 創建節點，關聯數據
            client.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(mode)
                  .forPath(path,nodeData.getBytes("UTF-8"));
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("createNode error...", e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public String getNodeData(String path) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient() ;
        try {
            // 數據讀取和轉換
            byte[] dataByte = client.getData().forPath(path) ;
            String data = new String(dataByte,"UTF-8") ;
            if (StringUtils.isNotEmpty(data)){
                return data ;
            }
        }catch (Exception e) {
            LOGGER.error("getNodeData error...", e);
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    @Override
    public List<String> getNodeChild(String path) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient() ;
        List<String> nodeChildDataList = new ArrayList<>();
        try {
            // 節點下數據集
            nodeChildDataList = client.getChildren().forPath(path);
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("getNodeChild error...", e);
            e.printStackTrace();
        }
        return nodeChildDataList;
    }
    @Override
    public void deleteNode(String path, Boolean recursive) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient() ;
        try {
            if(recursive) {
                // 遞歸刪除節點
                client.delete().guaranteed().deletingChildrenIfNeeded().forPath(path);
            } else {
                // 刪除單個節點
                client.delete().guaranteed().forPath(path);
            }
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("deleteNode error...", e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public InterProcessReadWriteLock getReadWriteLock(String path) {
        CuratorFramework client = ZookeeperConfig.getClient() ;
        // 寫鎖互斥、讀寫互斥
        InterProcessReadWriteLock readWriteLock = new InterProcessReadWriteLock(client, path);
        return readWriteLock ;
    }
}

6、基於Swagger2接口

@Api("Zookeeper接口管理")
@RestController
public class ZookeeperApi {
    @Resource
    private ZookeeperService zookeeperService ;
    @ApiOperation(value="查詢節點數據")
    @GetMapping("/getNodeData")
    public String getNodeData (String path) {
        return zookeeperService.getNodeData(path) ;
    }
    @ApiOperation(value="判斷節點是否存在")
    @GetMapping("/isExistNode")
    public boolean isExistNode (final String path){
        return zookeeperService.isExistNode(path) ;
    }
    @ApiOperation(value="創建節點")
    @GetMapping("/createNode")
    public String createNode (CreateMode mode, String path ){
        zookeeperService.createNode(mode,path) ;
        return "success" ;
    }
    @ApiOperation(value="設置節點數據")
    @GetMapping("/setNodeData")
    public String setNodeData (String path, String nodeData) {
        zookeeperService.setNodeData(path,nodeData) ;
        return "success" ;
    }
    @ApiOperation(value="創建並設置節點數據")
    @GetMapping("/createNodeAndData")
    public String createNodeAndData (CreateMode mode, String path , String nodeData){
        zookeeperService.createNodeAndData(mode,path,nodeData) ;
        return "success" ;
    }
    @ApiOperation(value="遞歸獲取節點數據")
    @GetMapping("/getNodeChild")
    public List<String> getNodeChild (String path) {
        return zookeeperService.getNodeChild(path) ;
    }
    @ApiOperation(value="是否遞歸刪除節點")
    @GetMapping("/deleteNode")
    public String deleteNode (String path,Boolean recursive) {
        zookeeperService.deleteNode(path,recursive) ;
        return "success" ;
    }
}

四、源代碼地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/middle-ware-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/middle-ware-parent

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