【java入门到放弃】Zookeeper

结构

Zookeeper 是 Apache Hadoop 项目下的一个子项目，是一个树形目录服务。

ZooKeeper 的树形结构不仅是数据组织形式，更是其实现分布式协调功能的基础。服务注册、配置管理、Leader 选举和分布式锁等功能，本质上都是通过树节点的创建、删除、监听和顺序管理来实现的。

节点

类型	是否自动删除	是否带编号
持久节点（Persistent）	❌	❌
临时节点（Ephemeral）	✔	❌
持久顺序节点（Persistent Sequential）	❌	✔
临时顺序节点（Ephemeral Sequential）	✔	✔

是否永久就是客户端断开是否自动删除

部署

单机

Apache ZooKeeper 是：一个Java服务程序

解压后目录结构是bin/ conf/ logs/ lib/

创建conf/zoo.cfg配置文件

shell 复制代码

tickTime=2000#心跳检测、Session 超时、Leader 选举节奏、Follower 同步节奏（毫秒）
dataDir=/tmp/zookeeper#ZooKeeper 持久化数据存放位置
clientPort=2181#客户端连接 ZooKeeper 的入口端口

dataDir=/data/zookeeper#生产环境改成这个，因为Linux可能自动清理/tmp

#或者详细点区分
ataDir=/data/zookeeper/data
dataLogDir=/data/zookeeper/log

initLimit=10 #Follower 初始化同步 Leader 的最大时间
syncLimit=5 #Follower 与 Leader 心跳同步的最大延迟容忍
#initLimit 和 syncLimit 只针对 ZooKeeper 自己的集群（ZK集群内部）

bin/zkServer.sh start 启动

bin/zkServer.sh status 查看状态

bin/zkServer.sh stop 停止

集群

必须"多数派存活"才算集群可用（Quorum机制）

shell 复制代码

#每台机器都一样：
tickTime=2000
dataDir=/data/zookeeper
clientPort=2181#客户端连接

server.1=192.168.1.10:2888:3888
server.2=192.168.1.11:2888:3888
server.3=192.168.1.12:2888:3888

#server.x表示节点编号
#server.编号=IP:Follower通信端口:选举端口

#每台机器必须有 myid，myid不是目录，是文件，里面的内容就是id值
在 dataDir 目录下：/data/zookeeper/myid

选Leader

ZooKeeper 集群启动后通过 ZAB 协议进行 Leader 选举，优先比较 epoch，其次比较 zxid（事务ID），最后比较 myid，最终由拥有最新数据的多数节点共同选出 Leader，其他节点作为 Follower 同步数据。

zxid = ZooKeeper Transaction ID（事务ID）

数据"写操作"的顺序编号

每一次写操作都会生成一个 zxid

ZooKeeper 自动维护

epoch（任期号）

由 ZooKeeper 集群自动生成

保证：新Leader的数据一定比旧Leader更新

ZAB

ZAB 协议（ZooKeeper Atomic Broadcast）

保证 ZooKeeper 集群数据一致性的广播协议

ZAB 协议是 ZooKeeper 的一致性协议，分为崩溃恢复和原子广播两个阶段，通过 Leader 选举、事务 zxid 顺序编号以及多数派确认机制，保证分布式环境下的数据强一致性。

目标	说明
1️⃣ 一致性	所有节点数据一致
2️⃣ 顺序性	写操作有全局顺序
3️⃣ 高可用	Leader挂了能恢复

服务注册

yml 复制代码

#springcloud
spring:
  application:
    name: user-service
  cloud:
    zookeeper:
      connect-string: 127.0.0.1:2181
      #如果是集群
      connect-string: 192.168.1.10:2181,192.168.1.11:2181,192.168.1.12:2181
      #也可以设置心跳和session超时
      session-timeout: 30000
      connection-timeout: 10000

ZooKeeper 集群中的每个节点都会同步保存完整的注册数据，

包括服务节点、地址和状态信息；

写请求统一由 Leader 处理，再同步到 Follower，以保证强一致性。

所以就是，springcloud部署到zookeeper集群，每个zookeeper都有一样的springcloud信息。

springcloud集群在zookeeper里没有主从

Spring Cloud Zookeeper默认使用临时节点

Spring Cloud Zookeeper实现了默认注册路径

Spring Cloud Zookeeper默认设置了心跳和session超时

Spring Cloud Zookeeper 已经帮你封装好了Watcher

Curator

Apache Curator 是一个"专门用来简化 ZooKeeper 使用的客户端框架"。

服务注册

java 复制代码

//创建客户端
CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder()
        .connectString("127.0.0.1:2181")
        .sessionTimeoutMs(30000)
        .connectionTimeoutMs(30000)
        .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3))
        .build();

client.start();
//创建节点
client.create()
      .creatingParentsIfNeeded()
      .forPath("/services/user-service", "online".getBytes());

Leader选举

Leader 选举选的不是普通业务服务

也不是 ZooKeeper 本身

而是"某一类需要主节点角色的服务实例"

计数器

Curator 提供 DistributedAtomicInteger 和 SharedCount 两种分布式计数器实现，本质基于 ZooKeeper 的 Znode + version CAS 机制，通过重试保证并发安全，从而避免手动实现读改写冲突问题。

Barrier

Curator 的 Barrier（DistributedBarrier）基于 ZooKeeper 节点状态实现分布式同步控制，所有参与节点在 waitOnBarrier 阻塞等待，当控制方调用 removeBarrier 删除屏障节点后，所有节点同时被唤醒继续执行，实现分布式"统一放行"机制。

分布式锁

java 复制代码

InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, "/lock");

lock.acquire();   // 加锁
lock.release();   // 解锁

配置中心

java 复制代码

NodeCache cache = new NodeCache(client, "/config/db.url");

cache.getListenable().addListener(() -> {
    String newValue = new String(cache.getCurrentData().getData());
    System.out.println("配置变更：" + newValue);
});

cache.start();

强一致性

所有"不能出错的协调类功能"都依赖强一致：

1️⃣ 分布式锁

2️⃣ Leader 选举

3️⃣ 配置中心

4️⃣ 注册/发现（服务目录一致性）

强一致说的"数据"，本质就是 ZooKeeper 内部 Znode 上的数据 + 节点状态变化

ZooKeeper 的强一致性保证的是注册中心内部数据和服务列表的全局一致性，但不保证客户端请求绝对不会命中失效实例；请求是否打到坏节点，取决于客户端缓存、负载均衡和网络延迟，只是 ZooKeeper 通过快速删除节点和 Watcher 机制将这一不一致窗口压缩到极短。