使用 Curator 操作 ZooKeeper
Curator是Netflix公司開源的一個(gè)ZooKeeper client library,用于簡化ZooKeeper客戶端編程。它包含如下模塊:
Framework:Framework是ZooKeeper API的High-Level的封裝,它讓訪問ZooKeeper更加簡單。它基于ZooKeeper添加了一些新的特性,同時(shí)屏蔽了訪問ZooKeeper集群在管理連接和重試操作方面的復(fù)雜度。
Recipes:在Framework的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了一些通用的功能,稱之為“菜單”。
Utilities:訪問ZooKeeper時(shí)候的一些公用方法。
Client:一個(gè)Low-Level的ZooKeeper客戶端,并有一些公用方法。
Errors:Curator的異常處理,包括連接問題,異?;謴?fù)等等。
Extensions:
連接ZooKeeper
RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3); CuratorFramework _client = CuratorFrameworkFactory.newClient("10.23.22.237:2181", retryPolicy); _client.start();
Curator通過CuratorFrameworkFactory來創(chuàng)建客戶端。new出來的客戶端可以保存并且重用。在使用之前需要start一下,絕大部分Curator的操作都必須先start。
在new函數(shù)中需要傳入RetryPolicy接口,重連的策略。當(dāng)和ZooKeeper發(fā)生連接異?;蛘卟僮鳟惓5臅r(shí)候,就會(huì)使用重連策略。ExponentialBackoffRetry是其中一種重連策略。Curator支持很多種重連策略:RetryNTimes(重連N次策略)、RetryForever(永遠(yuǎn)重試策略)、ExponentialBackoffRetry(基于backoff的重連策略)、BoundedExponentialBackoffRetry(有邊界的基于backoff的重連策略,即,設(shè)定最大sleep時(shí)間)等等。
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下面是官方例子中,ExponentialBackoffRetry的代碼片段。
long sleepMs = baseSleepTimeMs * Math.max(1, random.nextInt(1 << (retryCount + 1))); if ( sleepMs > maxSleepMs ) { log.warn(String.format("Sleep extension too large (%d). Pinning to %d", sleepMs, maxSleepMs)); sleepMs = maxSleepMs; } return sleepMs;
可以看出ExponentialBackoffRetry 重連的時(shí)間間隔一般是隨著重試的次數(shù)遞增的,如果時(shí)間間隔計(jì)算出來大于默認(rèn)的最大sleep時(shí)間的話,則去最大sleep時(shí)間。ExponentialBackoffRetry 除了時(shí)間的限制以外,還有最大重連次數(shù)的限制。而BoundedExponentialBackoffRetry策略只是讓用戶設(shè)置最大sleep時(shí)間而已。默認(rèn)的最大時(shí)間是Integer.MAX_VALUE毫秒。
ZooKeeper節(jié)點(diǎn)操作
ZooKeeper 節(jié)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)像文件系統(tǒng)的文件夾,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以包含數(shù)據(jù)。但是ZooKeeper的節(jié)點(diǎn)是有生命周期的,這取決于節(jié)點(diǎn)的類型。在 ZooKeeper 中,節(jié)點(diǎn)類型可以分為持久節(jié)點(diǎn)(PERSISTENT )、臨時(shí)節(jié)點(diǎn)(EPHEMERAL),以及時(shí)序節(jié)點(diǎn)(SEQUENTIAL ),具體在節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建過程中,一般是組合使用,可以生成以下 4 種節(jié)點(diǎn)類型。不同的組合可以應(yīng)用到不同的業(yè)務(wù)場景中。
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1. 持久化節(jié)點(diǎn)
持久化節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建后,就一直存在,除非有刪除操作主動(dòng)來刪除這個(gè)節(jié)點(diǎn),持久化節(jié)點(diǎn)不會(huì)因?yàn)閯?chuàng)建該節(jié)點(diǎn)的客戶端會(huì)話失效而消失。如果重復(fù)創(chuàng)建,客戶端會(huì)拋出NodeExistsException異常。
byte[] data = { 1, 2, 3 }; _client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath("/zktest/p1", data);
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2. 臨時(shí)節(jié)點(diǎn)
創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)后,如果客戶端會(huì)話失效,那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)被ZooKeeper刪除。這里是客戶端失效,并不是客戶端斷開連接。因?yàn)閆ooKeeper服務(wù)端和客戶端是用心跳維持狀態(tài),會(huì)話留一點(diǎn)時(shí)間,這個(gè)時(shí)間是在創(chuàng)建連接的時(shí)候可以設(shè)置sessionTimeoutMs參數(shù):
CuratorFrameworkFactory.newClient(connectString, sessionTimeoutMs, connectionTimeoutMs, retryPolicy);
創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)的代碼如下:
_client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/zktest/e1", data);?
3. 持久化時(shí)序節(jié)點(diǎn)
_client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL).forPath("/zktest/ps1", data);上述代碼執(zhí)行兩次,你會(huì)發(fā)現(xiàn)客戶端不會(huì)報(bào)NodeExistsException異常,ZooKeeper會(huì)為你創(chuàng)建2個(gè)節(jié)點(diǎn),ZooKeeper在每個(gè)父節(jié)點(diǎn)會(huì)為他的第一級子節(jié)點(diǎn)維護(hù)一份時(shí)序,會(huì)記錄每個(gè)子節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建的先后順序。在創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)的時(shí)候,可以設(shè)置這個(gè)屬性,那么在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)過程中,ZooKeeper會(huì)自動(dòng)為給定節(jié)點(diǎn)名加上一個(gè)數(shù)字后綴,作為新的節(jié)點(diǎn)名。

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4. 臨時(shí)時(shí)序節(jié)點(diǎn)
持久化時(shí)序節(jié)點(diǎn)不同的就是節(jié)點(diǎn)會(huì)在會(huì)話失效的時(shí)候回消失。
_client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL).forPath("/zktest/es1", data);?
5. 設(shè)置和獲取節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
//設(shè)置節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù) _client.setData().forPath("/zktest/ps1", data); //獲取節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù) byte[] data2 = _client.getData().forPath("/zktest/ps1");
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分布式鎖
使用數(shù)據(jù)庫、Redis、文件系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖,同樣ZooKeeper也可以用來實(shí)現(xiàn)分布式鎖。Curator提供了InterProcessMutex類來幫助我們實(shí)現(xiàn)分布式鎖,其內(nèi)部就是使用的EPHEMERAL_SEQUENTIAL類型節(jié)點(diǎn)。
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public void test() throws Exception { RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000, 3); _client = CuratorFrameworkFactory.newClient("10.23.22.237:2181", retryPolicy); _client.start(); ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); for (int i = 0; i < 5; i++) { fixedThreadPool.submit(new Runnable() { @Override public void run() { while (true) { try { dowork(); } catch (Exception e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }); } } private void dowork() throws Exception { InterProcessMutex ipm = new InterProcessMutex(_client, "/zktest/distributed_lock"); try { ipm.acquire(); _logger.info("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " acquire the lock"); Thread.sleep(1000); _logger.info("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " release the lock"); } catch (Exception e) { } finally { ipm.release(); } }
執(zhí)行結(jié)果如下圖:

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acquire()方法,會(huì)在給定的路徑下面創(chuàng)建臨時(shí)時(shí)序節(jié)點(diǎn)的時(shí)序節(jié)點(diǎn)。然后它會(huì)和父節(jié)點(diǎn)下面的其他節(jié)點(diǎn)比較時(shí)序。如果客戶端創(chuàng)建的臨時(shí)時(shí)序節(jié)點(diǎn)的數(shù)字后綴最小的話,則獲得該鎖,函數(shù)成功返回。如果沒有獲得到,即,創(chuàng)建的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)數(shù)字后綴不是最小的,則啟動(dòng)一個(gè)watch監(jiān)聽上一個(gè)(排在前面一個(gè)的節(jié)點(diǎn))。主線程使用object.wait()進(jìn)行等待,等待watch觸發(fā)的線程notifyAll(),一旦上一個(gè)節(jié)點(diǎn)有事件產(chǎn)生馬上再次出發(fā)時(shí)序最小節(jié)點(diǎn)的判斷。
release()方法就是釋放鎖,內(nèi)部實(shí)現(xiàn)就是刪除創(chuàng)建的EPHEMERAL_SEQUENTIAL節(jié)點(diǎn)。
Leader選舉
選舉可以用來實(shí)現(xiàn)Master-Slave模式,也可以用來實(shí)現(xiàn)主備切換等功能。Curator提供兩種方式實(shí)現(xiàn)選舉:LeaderSelector 和 LeaderLatch。兩種方法都可以使用,LeaderLatch語法較為簡單一點(diǎn),LeaderSelector控制度更高一些。
使用LeaderSelector:
public void test() { RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000, 3); _client = CuratorFrameworkFactory.newClient("10.23.22.237:2181", retryPolicy); _client.start(); dowork(); } private void dowork() { LeaderSelectorListener listener = new LeaderSelectorListenerAdapter() { public void takeLeadership(CuratorFramework client) throws Exception { logger.info("Take the lead."); Thread.sleep(10000); logger.info("Relinquish the lead."); } }; LeaderSelector selector = new LeaderSelector(_client, "/zktest/leader", listener); selector.autoRequeue(); selector.start(); }
LeaderSelector的內(nèi)部使用分布式鎖InterProcessMutex實(shí)現(xiàn), 并且在LeaderSelector中添加一個(gè)Listener,當(dāng)獲取到鎖的時(shí)候執(zhí)行回調(diào)函數(shù)takeLeadership。函數(shù)執(zhí)行完成之后就調(diào)用InterProcessMutex.release()釋放鎖,也就是放棄Leader的角色。
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使用LeaderLatch:
public void test() { RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000, 3); _client = CuratorFrameworkFactory.newClient("10.23.22.237:2181", retryPolicy); _client.start(); dowork(); } private void dowork() { LeaderLatch leader = new LeaderLatch(_client, "/zktest/leader"); leader.addListener(new LeaderLatchListener() { @Override public void isLeader() { // TODO Auto-generated method stub logger.info("Take the lead."); try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } logger.info("Relinquish the lead."); } @Override public void notLeader() { // TODO Auto-generated method stub logger.info("I am not Leader"); } }); try { leader.start(); } catch (Exception e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } }
同樣是實(shí)現(xiàn)Leader選舉的LeaderLatch并沒有通過InterProcessMutex實(shí)現(xiàn),它使用了原生的創(chuàng)建EPHEMERAL_SEQUENTIAL節(jié)點(diǎn)的功能再次實(shí)現(xiàn)了一遍。同樣的在isLeader方法中需要實(shí)現(xiàn)Leader的業(yè)務(wù)需求,但是一旦isLeader方法返回,就相當(dāng)于Leader角色放棄了,重新進(jìn)入選舉過程。
作者:nick hao
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