Zookeeper系列五：Master选举ZK高级特性：基本模型

Posted 2021-01-05 leesmall

一、Master选举

1. master选举原理：

有多个master，每次只能有一个master负责主要的工作，其他的master作为备份，同时对负责工作的master进行监听，一旦负责工作的master挂掉了，其他的master就会收到监听的事件，从而去挣脱负责工作的权利，其他没有争夺到负责主要工作的master转而去监听负责工作的新master。

本质其实是利用zookeeper的临时节点的特性：临时节点随着会话的消亡二消亡，同一个临时节点只能创建一个，创建失败的节点（从master）对创建成功节点（主master）进行监控，一旦创建成功的节点（主master）会话消失，之前创建失败的节点（从master）就会监听到去抢夺创建临时节点

2. 代码实现-两个tomcat模拟master选举

2.1 准备工作：

1）首先在新建一个maven项目ZK-Demo,然后在pom.xml里面引入zk的依赖

        <dependency>
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId>
            <version>3.4.10</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-framework</artifactId>
            <version>4.0.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-recipes</artifactId>
            <version>4.0.0</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>3.1.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat</groupId>
            <artifactId>tomcat-catalina</artifactId>
            <version>7.0.39</version>
        </dependency>

 2）在eclipse里面配置两个tomcat，具体方法百度

注意：这里的两个tomcat的命名不规范，端口分别为8080,8081

2.2 编写选举master的业务类

package com.study.demo.election;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.ServletException;

import org.apache.catalina.connector.Request;
import org.apache.catalina.connector.Response;
import org.apache.catalina.valves.ValveBase;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.TreeCache;
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.TreeCacheEvent;
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.TreeCacheListener;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;

/**
* 
* @Description: 两个tomcat模拟master选举
* @author liguangsheng
* @date 2018年9月6日
*
*/
public class ZkTomcatMaster extends ValveBase {

    private static CuratorFramework client;
    // zk临时节点路径（主master）
    private final static String zkPath = "/Tomcat/ActiveLock";
    //Curator事件监听
    private static TreeCache cache;

    @Override
    public void invoke(Request request, Response response) throws IOException, ServletException {
        client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString("192.168.152.130:2181").connectionTimeoutMs(1000)
                .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3)).build();
        client.start();

        try {
            createZKNode(zkPath);
        } catch (Exception e1) {
            System.out.println("=========== 抢夺成为master失败，对master进行监控！");
            try {
                addZKNodeListener(zkPath);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //创建临时节点zkPath = "/Tomcat/ActiveLock"
    private void createZKNode(String path) throws Exception {
        client.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path);
        System.out.println("=========== 创建成功，节点当选为master");
    }

    //创建临时节点zkPath = "/Tomcat/ActiveLock"失败时对创建成功的节点(主master)进行监听
    private void addZKNodeListener(final String path) throws Exception {
        cache = new TreeCache(client, path);
        cache.start();
        cache.getListenable().addListener(new TreeCacheListener() {
            public void childEvent(CuratorFramework client, TreeCacheEvent event) throws Exception {
                if (event.getData() != null && event.getType() == TreeCacheEvent.Type.NODE_REMOVED) {
                    System.out.println("=========== master挂了，赶紧抢master权限！");
                    createZKNode(path);
                }
            }
        });
        
        System.out.println("=========== 已经对master进行监控");
    }
}

2.3  在eclipse里面将ZkTomcatMaster.java打包成zkTomcatMaster.jar放到两个tomcat的lib目录下

E:apache-tomcat-8.5.33lib

E:softwareapache-tomcat-7.0.63lib

同时还要向lib目录下放入相关依赖的包：

zkTomcatMaster.jar

相关依赖的包:
curator-client-4.0.0.jar
curator-framework-4.0.0.jar
curator-recipes-4.0.0.jar
zookeeper-3.4.10.jar
jline-0.9.94.jar
netty-3.10.5.Final.jar
slf4j-api-1.6.1.jar
slf4j-log4j12-1.6.1.jar
selenium-server-standalone-2.44.0.jar
javax.servlet-api-3.1.0.jar
tomcat-catalina-7.0.39.jar
log4j-1.2.14.jar

 需要这些包的朋友私聊我哈！

2.4 在两个tomcat的server.xml里面加入如下配置：

<Host appBase="webapps" autoDeploy="true" name="localhost" unpackWARs="true">
    此处省略n行配置.....
    <Valve className="com.study.demo.election.ZkTomcatMaster"/>
 </Host>

 2.5 分别运行两个tomcat查看效果

先运行Tomcat8.5 8080

再运行tomcat8080

2.6 停掉Tomcat8.5 8080观察tomcat8080的情况

说明：这里是之前对Tomcat8.5 8080（主master的监听器作用了）

 2.7 再次启动Tomcat8.5 8080

 

二、ZK高级特性：基本模型

1. Zookeeper的数据模型—节点

树模型（采用文件系统的形式，只不过去掉文件和目录），叫数据节点。

2. ACL—权限控制

2.1 对于一个节点可操作的权限有5种

READ（只读）
WRITE（只写）
CREATE（创建）
DELETE（删除）
ADMIN（节点管理权限）
All = READ|WRITE|CREATE|DELETE|ADMIN（所有权限）

ACL机制：权限模式（Schema）、授权对象（ID）、权限（Permission）

1）world：开放模式。意思所有人都可以访问。
2）IP： 针对某个IP开放权限
3）digest：用户/密码模式
4）Super：超级用户模式

2.2 设置节点权限

使用密文语法：setAcl path digest|ip:username:password:c|d|r|w|a

示例：
1）用户名和加密密码的方式：

创建test节点：

create /test 123

设置权限前先对密码进行加密(执行目录在zk根目录)：

cd /software/zookeeper-3.4.6

java -cp ./zookeeper-3.4.6.jar:./lib/log4j-1.2.16.jar:./lib/slf4j-api-1.6.1.jar:./lib/slf4j-log4j12-1.6.1.jar org.apache.zookeeper.server.auth.DigestAuthenticationProvider user1:123456

加密后的密文：

user1:123456->user1:HYGa7IZRm2PUBFiFFu8xY2pPP/s=

设置权限：

setAcl /test digest:user1:HYGa7IZRm2PUBFiFFu8xY2pPP/s=:crwa

使用明文增加认证才可以访问：
语法：

addauth digest username:password

eg:

addauth digest user1:123456

2）IP的方式 setAcl /test ip:192.168.152.1:cdra

设置以后，只有192.168.152.1才能访问

3）使用明文设置权限(设置完以后可以直接使用 ls /test查看，不会像密文设置时查看提示没有权限)：

语法：

setAcl /path auth:username:password:cdrwa

eg:

删除直接的/test节点并重新创建

delete /test
create /test 123

设置权限

setAcl /test auth:user1:123456:cdrwa

说明：

这里的删除得使用delete命令，rmr命令删除不了，会提示没有权限

2.3 查看节点的权限

语法：

getAcl path

2.4 节点的版本

执行ls2  /test可看到如下信息

cversion 当前节点的权限
dataversion 当前节点数据内容的版本号
aclVersion  就是ACL版本号

说明：

zookeeper版本的含义：版本指的是变更的次数。
CAS（compare and swap）比较然后交换。-》比较数据的版本号以后交换数据