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1、分布式系统简介

一个tomcat已经打不了天下啦，咱们现在必须要了解分布式系统。

分布式系统的特点：分布性、对等性、并发性、缺乏全局时钟、故障随时会发生。

大型网站架构图：



分布式系统带来的问题：通讯异常、网络分区、三态、节点故障等。

分布式一致性算法：2p、3p、paxos、zab算法

2、CAP理论

• C 一致性：数据在分布式环境下的多个副本之间能否保持一致性，这里的一致性更多是指强一致性；

• A 可用性：分布式系统一直处于可用状态，对于请求总是能在有限的时间内返回结果；

• P 分区容错性：除非整个网络故障，分布式系统在任何网络或者单点故障时，仍能对外提供满足一致性和可用性的服务；

  
  一个分布式系统不可能同时满足一致性、可用性和分区容错性这三个基本需求，最多只能
  

  
  同时满足其中的两项
  

  序号	被抛弃的谁	说明
  1	放弃P（满足AC）	将数据和服务都放在一个节点上，避免因网络引起的负面影响，充分保证系统的可用性和一致性。但放弃P意味着放弃了系统的可扩展性
  2	放弃A(满足PC)	当节点故障或者网络故障时，受到影响的服务需要等待一定的世界，因此在等待时间里，系统无法对外提供正常服务，因此是不可用的；
  3	放弃C(满足AP)	系统无法保证数据的实时一致性，但是承诺数据最终会保证一致性。因此存在数据不一致的窗口期，至于窗口期的长短取决于系统的设计

3、BASE理论

即使无法做到强一致性，但分布式系统可以根据自己的业务特点，采用 适当的方式来使系统达到最终的一致性。

• Basically Avaliable基本可用：当分布式系统出现不可预见的故障时，允许损失部分可用性，保障系统的“基本可用”；体 现在“时间上的损失”和“功能上的损失”； e.g：部分用户双十一高峰期淘宝页面卡顿或降级处理。
• Soft state软状态：系统的不同节点的数据副 本之间的数据同步过程存在延时，并认为这种延时不会影响系统可用性；e.g：12306 网站卖火车票，请求会进入排队队列；
• Eventually consistent最终一致性：所有的数据在经过一段时间的数据同步后，最终能够达到一个一致的状态； e.g：理财产品首页充值总金额短时不一致；

4、Zookeeper简介

ZooKeeper 致力于提供一个高性能、高可用，且具备严格的顺序访问控制能力的分布式协调

服务，是雅虎公司创建，是 Google 的 Chubby 一个开源的实现，也是 Hadoop 和 Hbase 的重

要组件。

4.1、设计目标

• 简单的数据结构：共享的树形结构，类似文件系统，存储于内存；

• 可以构建集群：避免单点故障，3-5台机器就可以组成集群，超过半数正常工作就能对外提供服务。

• 顺序访问：对于每个读请求，zk会分配一个全局唯一的递增编号，利用这个特性可以实现高级协调服务。

• 高性能：基于内存操作，服务于非事务请求，适用于读操作为主的业务场景。3台zk集群能达到13w QPS。

4.2、ZK的应用：

数据发布订阅

负载均衡

命名服务

Master选举

集群管理

配置管理

分布式队列

分布式锁

5、Zookeeper的安装–Windows

5.1、首先要安装好jdk

略略略。。。。。。

5.2、下载安装包并解压

下载地址：http://www.apache.org/dyn/closer.cgi/zookeeper/

5.3、进入bin目录启动

发现启动时报错：

解决方法，在config目录下复制zoo_sample.cfg修改为zoo.cfg，再启动就成功了



再次启动：

服务端：



客户端：

6、Liunx下Zookeeper集群安装

6.1、安装jdk运行jdk环境（已安装略过）

上传jdk1.8安装包

安装 jdk1.8 环境变量

vi /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_181
export ZOOKEEPER_HOME=/usr/local/zookeeper
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$ZOOKEEPER_HOME/bin:$PATH

刷新 profile 文件

source /etc/profile

关闭防火墙

6.2、下载zookeeper安装包

wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/zookeeper/zookeeper-3.5.9/apache-zookeeper-3.5.9.tar.gz

解压压缩包

tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.9.tar.gz

6.3、修改Zoopkeeper文件名称

重命名：mv apache-zookeeper-3.5.9 zookeeper

6.4、修改zoo_sample.cfg文件

cd /zookeeper/conf
mv zoo_sample.cfg zoo.cfg
修改zoo.cfg:修改以下两处
vi zoo.cfg
(1)  dataDir=/soft/zookeeper/data  (注意同时在zookeeper里创建data目标)
(2)  最后面添加
server.0=192.168.212.154:2888:3888 
server.1=192.168.212.156:2888:3888 
server.2=192.168.212.157:2888:3888

6.5创建服务器标识

在zookeeper目录下创建文件夹
mkdir data
创建文件myid并填写内容为0

6.6、复制zookeeper到node1和node2服务器

还有/etc/profile 文件

把 node1、 node2 中的 myid 文件里的值修改为 1 和 2

scp -r /soft root@zk2:/
scp -r /soft root@zk3:/
修改myid文件路径(vi /soft/zookeeper/data/myid)

6.7、启动zookeeper

路径：cd /soft/zookeeper/bin
执行：zkServer.sh start
(注意这里 3 台机器都要进行启动) 
状态： zkServer.sh status
(在三个节点上检验 zk 的 mode,一个 leader 和俩个 follower) 

6.8、目录结构

bin 存放系统脚本

conf 存放配置文件

contrib zk附加功能支持

dist-maven maven仓库文件

docs zk文档

lib 依赖的第三方库

recipes 经典场景样例代码

src zk源码

其中bin和conf目录是最常用的，bin目录下的zkCli是客户端，zkServer是服务端，启动默认端口为2181

7、Zookeeper的简单命令

7.1、服务端常用命令：

启动ZK服务:      sh bin/zkServer.sh start 
查看ZK服务状态:   sh bin/zkServer.sh status 
停止ZK服务:      sh bin/zkServer.sh stop 
重启ZK服务:      sh bin/zkServer.sh restart 

7.2、客户端常用命令：

显示根目录下、文件： ls / 使用 ls 命令来查看当前 ZooKeeper 中所包含的内容 
显示根目录下、文件： ls2 / 查看当前节点数据并能看到更新次数等数据 

创建文件，并设置初始内容： create /zk "test" 创建一个新的 znode节点“ zk ”以及与它关联的字符串 
获取文件内容： get /zk 确认 znode 是否包含我们所创建的字符串 
修改文件内容： set /zk "zkbak" 对 zk 所关联的字符串进行设置 

删除文件： delete /zk 将刚才创建的 znode 删除，如果存在子节点删除失败 
递归删除：rmr  /zk将刚才创建的 znode 删除，子节点同时删除

退出客户端： quit 
帮助命令： help

7.3、ACL常用命令：

ACL 机制，表示为 scheme🆔permissions，第一个字段表示采用哪一种机制，第二个 id 表示 用户，permissions 表示相关权限（如只读，读写，管理等）。


zookeeper 提供了如下几种机制：


(1)

scheme

• 
  world:
  
  默认方式，相当于全世界都能访问。它下面只有一个 id, 叫 anyone, world:anyone 代表任何人,zookeeper 中对所有人有权限的结点就是属于 world:anyone 的
• 
  auth:
  
  代表已经认证通过的用户。(可以通过addauth digest user:pwd 来添加授权用户)它不需要 id, 只要是通过 authentication 的 user 都有权限（zookeeper 支持通过 kerberos来进行 authencation, 也支持 username/password 形式的 authentication)
• 
  digest:
  
  密码这种方式认证。这也是业务系统中最常用的。它对应的 id 为 username:BASE64(SHA1(password))，它需要先通过 username:password 形式的 authentication
• 
  ip:
  
  使用ip地址的认证。它对应的 id 为客户机的 IP 地址，设置的时候可以设置一个 ip 段，比如 ip:192.168.1.0/16, 表示匹配前 16 个 bit 的 IP 段

(2)

id 是验证模式，不同的scheme，id的值也不一样


scheme 为 auth 时：

username:password

scheme 为 digest 时:

username:BASE64(SHA1(password))

scheme 为 ip 时:

客户端的 ip 地址。

scheme 为 world 时

anyone。

(3)

permission


CREATE、READ、WRITE、DELETE、ADMIN 也就是 增、删、改、查、管理权限，这 5 种权限

简写为 crwda(即：每个单词的首字符缩写)

• CREATE©：创建子表节的权限
• DELETE(d)：删除节点的权限
• READ®：读取节点数据的权限
• WRITE(w)：修改节点数据的权限
• ADMIN(a)：设置子节点权限的权限

getAcl
    获取指定节点的ACL信息
create /testDir/testAcl test # 创建一个子节点
getAcl /testDir/testAcl # 获取该节点的 acl 权限信息

setAcl
     设置指定节点的ACL信息
 
setAcl /testDir/testAcl world:anyone:crwa # 设置该节点的 acl 权限
getAcl /testDir/testAcl # 获取该节点的 acl 权限信息，成功后，该节点就少了 d 权限
create /testDir/testAcl/xyz xyz-data # 创建子节点
delete /testDir/testAcl/xyz # 由于没有 d 权限，所以提示无法删除


addauth
    注册会话授权信息
    addauth digest user1:123456 # 需要先添加一个用户
    setAcl /testDir/testAcl auth:user1:123456:crwa # 然后才可以拿着这个用户去设置权限
    getAcl /testDir/testAcl # 密码是以密文的形式存储的
    create /testDir/testAcl/testa aaa
    delete /testDir/testAcl/testa # 由于没有 d 权限，所以提示无法删除
    退出客户端后：
    ls /testDir/testAcl #没有权限无法访问
    create /testDir/testAcl/testb bbb #没有权限无法访问
    addauth digest user1:123456 # 重新新增权限后可以访问了

退出后再进行创建不成功




auth与digest的区别


前者使用明文密码进行登录，后者使用密文密码进行登录

create /testDir/testDigest data
addauth digest user1:123456
setAcl /testDir/testDigest digest:user1:HYGa7IZRm2PUBFiFFu8xY2pPP/s=:crwa # 使用 digest
来设置权限

注意：这里如果使用明文，会导致该 znode 不可访问

通过明文获得密文


shell>

java -Djava.ext.dirs=/soft/zookeeper-3.4.12/lib -cp /soft/zookeeper-3.4.12/zookeeper-3.4.12.jar

org.apache.zookeeper.server.auth.DigestAuthenticationProvider king:123456

deer:123456->deer:ACFm5rWnnKn9K9RN/Oc8qEYGYDs=

acl 命令行 ip

create /testDir/testIp data
setAcl /testDir/testIp ip:192.168.30.10:cdrwa
getAcl /testDir/testIp

7.4、ZooKeeper 常用四字命令

需要装nc指令，linux安装命令：

yum install nc

可通过 telnet 或 nc 向 ZooKeeper 提交相应的命令 ：(注意一下下面命令的中文空格)

echo stat|nc 127.0.0.1 2181 来查看哪个节点被选择作为follower或者leader 
使用echo ruok|nc 127.0.0.1 2181 测试是否启动了该Server，若回复imok表示已经启动。 
echo dump| nc 127.0.0.1 2181 ,列出未经处理的会话和临时节点。 
echo kill | nc 127.0.0.1 2181 ,关掉server 
echo conf | nc 127.0.0.1 2181 ,输出相关服务配置的详细信息。 
echo cons | nc 127.0.0.1 2181 ,列出所有连接到服务器的客户端的完全的连接 / 会话的详细信息 
echo envi |nc 127.0.0.1 2181 ,输出关于服务环境的详细信息（区别于 conf 命令）。 
echo reqs | nc 127.0.0.1 2181 ,列出未经处理的请求。 
echo wchs | nc 127.0.0.1 2181 ,列出服务器 watch 的详细信息。 
echo wchc | nc 127.0.0.1 2181 ,通过 session 列出服务器 watch 的详细信息，它的输出是一个与 watch 相关的会话的列表。 
echo wchp | nc 127.0.0.1 2181 ,通过路径列出服务器 watch 的详细信息。它输出一个与 session 相关的路径。

7.5、ZooKeeper 日志可视化

事务日志可视化  （LogFormatter）
java -cp ../../zookeeper-3.5.9.jar;../../lib/slf4j-api-1.6.1.jar org.apache.zookeeper.server.LogFormatter log.xxxx

数据快照可视化  （SnapshotFormatter）
java -cp ../../zookeeper-3.5.9.jar;../../lib/slf4j-api-1.6.1.jar org.apache.zookeeper.server.SnapshotFormatter  snapshot.xxxx  

8、ZK的特性

zk的特性从会话、数据节点、版本、Watcher、ACL权限控制、集群角色这些方面来了解，其中最重要的是数据节点和Watcher

8.1、会话

客户端与服务端的一次会话连接，本质是 TCP 长连接，通过会话可以进行心跳检测和数据传输。

会话状态

Zk 客户端和服务端成功连接后，就创建了一次会话，ZK 会话在整个运行期间的

生命周期中，会在不同的会话状态之间切换，这些状态包括：

CONNECTING、CONNECTED、RECONNECTING、RECONNECTED、CLOSE

一旦客户端开始创建 Zookeeper 对象，那么客户端状态就会变成 CONNECTING 状态，同时客户端开始尝试连接服务端，连接成功后，客户端状态变为 CONNECTED，通常情况下，由于断网或其他原因，客户端与服务端之间会出现断开情况，一旦碰到这种情况，Zookeeper 客户端会自动进行重连服务，同时客户端状态再次变成 CONNCTING，直到重新连上服务端后，状态又变为 CONNECTED，在通常情况下，客户端的状态总是介于 CONNECTING和 CONNECTED 之间。但是，如果出现诸如会话超时、权限检查或是客户端主动退出程序等情况，客户端的状态就会直接变更为 CLOSE 状态

8.2、ZK数据模型

ZooKeeper 的视图结构和标准的 Unix 文件系统类似，其中每个节点称为“数据节点”或 ZNode,

每个 znode 可以存储数据，还可以挂载子节点，因此可以称之为“树”。

第二点需要注意的是，每一个 znode 都必须有值，如果没有值，节点是不能创建成功的。

• 在 Zookeeper 中，znode 是一个跟 Unix 文件系统路径相似的节点，可以往这个节点存储或获取数据。

• 通过客户端可对 znode 进行增删改查的操作，还可以注册 watcher 监控 znode 的变化。

8.3、Zookeeper节点类型

持久节点（PERSISTENT）：

跟客户端断开联接后，数据还在，后面可以有子节点

不能创建相同的节点

create /test01 value

持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）：

可以创建相同的节点

create -s /test03 value

临时节点（EPHEMERAL）：

跟客户端断开联接后，数据就不在了，后面不能拥有子节点

不能创建相同的节点

create -e /test02 value

临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）：

可以创建相同的节点

create -e -s test04 value

8.4、Zookeeper节点状属性

设置超级管理员




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