zookeeper基本特性与基于Linux的ZK客户端命令行学习

Posted 2020-11-01

zookeeper常用命令行操作

1. 通过 zkCli.sh 来打开zk客户端：

[[email protected] ~]# zkCli.sh
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0]

2. ls 与 ls2 命令：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /  # ls命令用于查看节点，类似于Linux中的查看目录
[zookeeper]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls2 /  # ls2命令用于查看节点以及该节点状态的详细信息
[zookeeper]
cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2]

3. get 与 stat命令：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] stat /  # stat命令用于查看节点状态的详细信息
cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] get /  # get命令用于查看节点的数据以及节点状态的详细信息，由于没有数据所以这里显示的是空行

cZxid = 0x0
ctime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid = 0x0
mtime = Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid = 0x0
cversion = -1
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 0
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] 

关于节点状态属性信息的描述，如下表：

属性	描述
cZxid	节点的创建时间所对应的Zxid格式时间戳
ctime	节点的创建时间
mZxid	节点最后的修改时间所对应的Zxid格式时间戳
mtime	节点最后的的修改时间
pZxid	该节点的子节点（或该节点）的最近一次 创建 / 删除 所对应的Zxid格式时间戳
cversion	节点所拥有的子节点被修改的版本号，删除或添加子节点，版本号会自增
dataVersion	当前节点数据的版本号，数据写入操作，版本号会递增
aclVersion	节点ACL权限版本，权限写入操作，版本号会递增
ephemeralOwner	临时节点创建时的事务id，如果节点是永久节点，则它的值为0
dataLength	节点数据长度（单位：byte），中文占3个byte
numChildren	子节点数量

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session的基本原理与create命令的使用

zk特性-session的基本原理：

• 客户端与服务端之间的连接存在会话
• 每个会话都可以设置一个超时时间
• 心跳结束，session则过期
• session过期，则临时节点znode会被抛弃
• 心跳机制：客户端向服务端的ping包请求

create命令的使用：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] create /testDir test-data  # 创建一个节点，节点的数据为test-data
Created /testDir
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] ls /
[zookeeper, testDir]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] get /testDir
test-data
cZxid = 0x4
ctime = Sun Apr 22 18:17:56 CST 2018
mZxid = 0x4
mtime = Sun Apr 22 18:17:56 CST 2018
pZxid = 0x4
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 9
numChildren = 0
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 10]

这种创建方式创建出来的节点是持久化的，也就是持久节点（PERSISTENT）。所谓持久节点，是指在节点创建后，就一直存在，直到有删除操作来主动清除这个节点——不会因为创建该节点的客户端会话失效而消失。除了持久节点之外，我们还可以创建临时节点（EPHEMERAL），那么我们来看看如何创建临时节点：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 11] create -e /testDir/tmp tmp-data  # -e指定创建的节点是临时节点
Created /testDir/tmp
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] get /testDir
test-data
cZxid = 0x4
ctime = Sun Apr 22 18:17:56 CST 2018
mZxid = 0x4
mtime = Sun Apr 22 18:17:56 CST 2018
pZxid = 0x5
cversion = 1  # 由于在testDir下创建了一个子节点，所以 cversion 的值就会进行累加
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0  # 表示持久节点
dataLength = 9
numChildren = 1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 16] get /testDir/tmp 
tmp-data
cZxid = 0x5
ctime = Sun Apr 22 18:20:26 CST 2018
mZxid = 0x5
mtime = Sun Apr 22 18:20:26 CST 2018
pZxid = 0x5
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x10000052f5b0000  # 表示临时节点
dataLength = 8
numChildren = 0
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 17] 

和持久节点不同的是，临时节点的生命周期和客户端会话绑定。也就是说，如果客户端会话失效，那么这个节点就会自动被清除掉。注意，这里提到的是会话失效，而非连接断开，当然连接断开也会导致会话失效，但是并不是主要原因。另外，在临时节点下面不能创建子节点。我们上面提到了，心跳结束，session就会过期，而session过期，则临时节点znode就会被抛弃。那么我们来断开与服务端的连接，看看临时节点是否会被清除：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 17] quit  # 退出
Quitting...
2018-04-22 18:25:44,884 [myid:] - INFO  [main:[email protected]] - Session: 0x10000052f5b0000 closed  # session关闭了
2018-04-22 18:25:44,885 [myid:] - INFO  [main-EventThread:[email protected]] - EventThread shut down for session: 0x10000052f5b0000
[[email protected] ~]# zkCli.sh  # 重新连接服务端
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /testDir  # 可以看到，tmp节点就消失了
[]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1]

以上我们演示了持久节点和临时节点的创建，下面我们来看一下持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）的创建：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create -s /testDir/sec seq  # -s指定创建持久顺序节点
Created /testDir/sec0000000001  # 会自动为给定节点名加上一个数字后缀
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] ls /testDir
[sec0000000001]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] create -s /testDir/sec seq
Created /testDir/sec0000000002  # 再次创建节点数字就会递增
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] ls /testDir               
[sec0000000001, sec0000000002]  # 这时就会有两个节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] create -s /testDir/test seq  # 创建前缀不同的节点，数字也会递增
Created /testDir/test0000000003
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] ls /testDir                
[test0000000003, sec0000000001, sec0000000002]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] 

这类节点的基本特性和持久节点类型是一致的。额外的特性是，在ZK中，每个父节点会为他的第一级子节点维护一份时序，会记录每个子节点创建的先后顺序。基于这个特性，在创建子节点的时候，可以设置这个属性，那么在创建节点过程中，ZK会自动为给定节点名加上一个数字后缀，作为新的节点名。这个数字后缀的范围是整型的最大值。

当 -s 与 -e 选项同时使用就是创建临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL） ，此节点是属于临时节点，不过带有顺序，和临时节点一样，当session过期节点就会消失，而客户端会话连接结束也会导致session过期，所以同样的该节点也会消失，这种类型的节点一般用于实现分布式锁。以下演示一下临时顺序节点的创建方式：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 15] create /testTmp testTmp-data  # 创建一个持久节点
Created /testTmp
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 16] create -s -e /testTmp/secTmp secTmp-data  # 在该节点下，创建临时顺序节点
Created /testTmp/secTmp0000000000
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 17] create -s -e /testTmp/secTmp secTmp-data
Created /testTmp/secTmp0000000001
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 18] create -s -e /testTmp/testTmp secTmp-data
Created /testTmp/testTmp0000000002
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 19] ls /testTmp
[testTmp0000000002, secTmp0000000001, secTmp0000000000]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 20]

断开客户端与服务端的连接，看看临时顺序节点是否会被清除：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 21] quit  # 退出
Quitting...
2018-04-22 19:07:13,527 [myid:] - INFO  [main:[email protected]] - Session: 0x10000052f5b0001 closed
2018-04-22 19:07:13,528 [myid:] - INFO  [main-EventThread:[email protected]] - EventThread shut down for session: 0x10000052f5b0001
[[email protected] ~]# zkCli.sh
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] ls /testTmp  # 可以看到，节点都被清除了
[]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] 

---

set与delete命令的使用

使用set命令可以对某个节点进行修改：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] set /testDir new-data  # 修改testDir节点的数据
cZxid = 0x4
ctime = Sun Apr 22 18:17:56 CST 2018
mZxid = 0x12
mtime = Sun Apr 22 19:24:41 CST 2018
pZxid = 0xa
cversion = 5
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 8
numChildren = 3
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] get /testDir         
new-data   # 可以看到数据更新了
cZxid = 0x4
ctime = Sun Apr 22 18:17:56 CST 2018
mZxid = 0x12
mtime = Sun Apr 22 19:24:41 CST 2018
pZxid = 0xa
cversion = 5
dataVersion = 1  # 此时数据版本就会递增为1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 8
numChildren = 3
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4]

我们可以利用数据版本 dataVersion 来达到一个乐观锁的效果，所以每次我们修改节点数据的时候，应该加上这个 dataVersion 的值去进行修改，以免在并发的时候导致数据不一致：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] set /testDir OneVerstion-data 1  指定版本去修改数据
cZxid = 0x4
ctime = Sun Apr 22 18:17:56 CST 2018
mZxid = 0x13
mtime = Sun Apr 22 19:29:29 CST 2018
pZxid = 0xa
cversion = 5
dataVersion = 2
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 16
numChildren = 3
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] set /testDir OneVerstion-data 1  # 如果此时别人再次使用版本1去修改数据，就会报错
version No is not valid : /testDir
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] 

使用delete命令可以对某个节点进行删除：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] ls /testDir
[test0000000003, sec0000000001, sec0000000002]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] delete /testDir/sec0000000001  # 删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 10] ls /testDir                  
[test0000000003, sec0000000002]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 11] delete /testDir/sec0000000002 0  # 通过指定版本号来删除节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 12] ls /testDir                    
[test0000000003]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 13]

---

watcher机制

watcher是zk中比较重要的特性，定义如下：

• 针对每个节点的操作，都会有一个监督者 -> watcher
• 当监控的某个对象（znode）发生了变化，则触发watcher事件
• 简单来说，watcher类似于sql中的触发器
• zk中的watcher是一次性的，触发后立即销毁
• 父节点，子节点 的增删改都能够触发其watcher
• 针对不同类型的操作，触发的watcher事件也不同：
  • （子）节点创建事件
  • （子）节点删除事件
  • （子）节点数据变化事件

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父节点watcher事件

watcher命令行学习：

• 通过get path [watcher] 可以设置watcher，其他的诸如stat、ls、ls2命令也可以设置watcher
• 父节点 增 删 改 操作触发watcher
• 子节点 增 删 改 操作触发watcher

watcher事件类型-父节点：

• 创建父节点触发 NodeCreated 事件
• 修改父节点数据触发 NodeDataChanged 事件
• 删除父节点触发 NodeDeleted 事件

创建父节点触发 NodeCreated 事件，示例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 19] stat /testWatch watch  # 在节点创建之前，我们可以通过 stat 命令去设置watcher
Node does not exist: /testWatch
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 20] create /testWatch test-data  # 创建父节点

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeCreated path:/testWatch  # 触发 NodeCreated 事件
Created /testWatch
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 21]

修改父节点数据触发 NodeDataChanged 事件，示例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 21] get /testWatch watch  # 因为zk事件是一次性的，所以我们还需要通过 get 命令设置 watcher
test-data
cZxid = 0x19
ctime = Sun Apr 22 23:37:08 CST 2018
mZxid = 0x19
mtime = Sun Apr 22 23:37:08 CST 2018
pZxid = 0x19
cversion = 0
dataVersion = 0
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 9
numChildren = 0
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 22] set /testWatch new-data  # 修改父节点数据

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/testWatch  # 触发 NodeDataChanged 事件
cZxid = 0x19
ctime = Sun Apr 22 23:37:08 CST 2018
mZxid = 0x1a
mtime = Sun Apr 22 23:40:32 CST 2018
pZxid = 0x19
cversion = 0
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 8
numChildren = 0
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 23] 

删除父节点触发 NodeDeleted 事件，示例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 23] ls /testWatch watch  # 通过 ls 命令来设置 watcher
[]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 24] delete /testWatch  # 删除父节点

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDeleted path:/testWatch  # 触发 NodeDeleted 事件
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 25]

---

子节点watcher事件

watcher事件类型-子节点：

• 使用 ls 命令为父节点设置watcher，创建子节点时就会触发 NodeChildrenChanged 事件
• 使用 ls 命令为父节点设置watcher，删除子节点时也会触发 NodeChildrenChanged 事件
• 使用 ls 命令为父节点设置watcher，修改子节点数据时不会触发任何事件
• 使用 get 命令为子节点设置watcher，修改子节点数据时会触发 NodeDataChanged 事件

使用 ls 命令为父节点设置watcher，创建子节点时就会触发 NodeChildrenChanged 事件，示例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 29] create /testWatch test-data  # 创建父节点
Created /testWatch
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 30] ls /testWatch watch  # 使用 ls 命令为父节点设置watcher
[]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 31] create /testWatch/testChildren children-data  # 创建子节点

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/testWatch  # 触发 NodeChildrenChanged 事件
Created /testWatch/testChildren
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 32] 

使用 ls 命令为父节点设置watcher，删除子节点时也会触发 NodeChildrenChanged 事件，示例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 32] ls /testWatch watch   # 使用 ls 命令为父节点设置watcher
[testChildren]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 33] delete /testWatch/testChildren   # 删除子节点          

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeChildrenChanged path:/testWatch   # 触发 NodeChildrenChanged 事件
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 34] 

简单说明一下为什么创建和删除子节点都是触发 NodeChildrenChanged 事件，这是因为子节点都是挂在父节点之下，而我们是给父节点设置的 watcher，不是给子节点设置 watcher ，不管子节点是删除还是创建，都是一个改变的过程，所以都是触发同一个事件。

使用 ls 命令为父节点设置watcher，修改子节点数据时不会触发任何事件，示例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 35] create /testWatch/testChildren children-data  # 创建子节点
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 36] ls /testWatch watch   # 使用 ls 命令为父节点设置watcher        
[testChildren]
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 37] set /testWatch/testChildren new-children-data  # 修改子节点数据时不会触发任何事件
cZxid = 0x1f
ctime = Sun Apr 22 23:58:44 CST 2018
mZxid = 0x20
mtime = Sun Apr 22 23:59:24 CST 2018
pZxid = 0x1f
cversion = 0
dataVersion = 1
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 17
numChildren = 0
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 38] 

不会触发事件是因为这个watcher是设置在父节点上的，所以修改子节点数据时不会触发父节点所设置的watcher事件。

使用 get 命令为子节点设置watcher，修改子节点数据时会触发 NodeDataChanged 事件，示例：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 40] get /testWatch/testChildren watch  # 使用 get 命令为子节点设置watcher
new-children-data
cZxid = 0x1f
ctime = Sun Apr 22 23:58:44 CST 2018
mZxid = 0x21
mtime = Mon Apr 23 00:01:41 CST 2018
pZxid = 0x1f
cversion = 0
dataVersion = 2
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 17
numChildren = 0
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 41] set /testWatch/testChildren new-children-data2  # 修改子节点数据

WATCHER::

WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/testWatch/testChildren   # 触发 NodeDataChanged 事件
cZxid = 0x1f
ctime = Sun Apr 22 23:58:44 CST 2018
mZxid = 0x22
mtime = Mon Apr 23 00:02:11 CST 2018
pZxid = 0x1f
cversion = 0
dataVersion = 3
aclVersion = 0
ephemeralOwner = 0x0
dataLength = 18
numChildren = 0
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 42]