使用Kazoo操作ZooKeeper服务治理

Posted 2021-02-07 fg123

单机服务的可靠性及可扩展性有限，某台服务宕机可能会影响整个系统的正常使用；分布式服务能够有效地解决这一问题，但同时分布式服务也会带来一些新的问题，如：服务发现(新增或者删除了服务如何确保能让客户端知道)，容灾(某些服务出现故障如何让客户端只访问正常的服务)；ZooKeeper的提出主要是为了解决分布式服务的治理问题，它在分布式环境中协调和管理服务。

Zookeeper协调管理服务的过程如下图：

 

服务端：每台服务器都要向注册中心Zookeeper进行注册登记，并且保持与Zookeeper的连接，如果服务器与Zookeeper断开了连接，Zookeeper将删除该服务器的地址。
客户端：需要服务的时候先向Zookeeper订阅服务器的地址信息，Zookeeper返回给客户端已注册的服务器信息列表，客户端从服务器信息列表中选择服务器进行服务调用，如果Zookeeper记录的服务器信息发生了变更，服务器会通知客户端变更事件，客户端可以获取最新的服务器信息。
ZooKeeper文件系统的数据结构是个树状结构，它的每个节点(znode)由一个名称标识，并用路径/分割：

 

 ZooKeeper的节点类型有：

  1. 持久节点(ZooKeeper默认的节点类型，创建该节点的客户端断开连接后，持久节点仍然存在)

  2. 顺序节点(将10位的序列号附加到原始名称来设置节点的路径，如：/server0000000001)

  3. 临时节点(当客户端与ZooKeeper断开连接时，临时节点会自动删除)

 

RPC服务注册到ZooKeeper

服务端：

 1 import threading
 2 import json
 3 import socket
 4 import sys
 5 from kazoo.client import KazooClient
 6 from divide_rpc import ServerStub
 7 from divide_rpc import InvalidOperation
 8 
 9 
10 class ThreadServer(object):
11     def __init__(self, host, port, handlers):
12         self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
13         self.sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
14         self.host = host
15         self.port = port
16         self.sock.bind((host, port))
17         self.handlers = handlers
18 
19     def serve(self):
20         """
21         开始服务
22         """
23         self.sock.listen(128)
24         self.register_zk()
25         print("开始监听")
26         while True:
27             conn, addr = self.sock.accept()
28             print("建立链接%s" % str(addr))
29             t = threading.Thread(target=self.handle, args=(conn,))
30             t.start()
31 
32     def handle(self, client):
33         stub = ServerStub(client, self.handlers)
34         try:
35             while True:
36                 stub.process()
37         except EOFError:
38             print("客户端关闭连接")
39 
40         client.close()
41 
42     def register_zk(self):
43         """
44         注册到zookeeper
45         """
46         self.zk = KazooClient(hosts=‘127.0.0.1:2181‘)
47         self.zk.start()
48         self.zk.ensure_path(‘/rpc‘)  # 创建根节点
49         value = json.dumps({‘host‘: self.host, ‘port‘: self.port})
50         # 创建服务子节点
51         self.zk.create(‘/rpc/server‘, value.encode(), ephemeral=True, sequence=True)
52 
53 
54 class Handlers:
55     @staticmethod
56     def divide(num1, num2=1):
57         """
58         除法
59         :param num1:
60         :param num2:
61         :return:
62         """
63         if num2 == 0:
64             raise InvalidOperation()
65         val = num1 / num2
66         return val
67 
68 
69 if __name__ == ‘__main__‘:
70     if len(sys.argv) < 3:
71         print("usage:python server.py [host] [port]")
72         exit(1)
73     host = sys.argv[1]
74     port = sys.argv[2]
75     server = ThreadServer(host, int(port), Handlers)
76     server.serve()

服务端通过kazoo连接zookeeper，依次创建根节点和服务的子节点，当启动多线程服务器的时候，会根据ip和端口创建不同的节点，依次启动两个server(8001、8002)，查看zookeeper的节点信息：

1 >>> from kazoo.client import KazooClient
2 >>> zk = KazooClient(hosts=‘127.0.0.1:2181‘)
3 >>> zk.start() 
4 >>> children = zk.get_children("/rpc")
5 >>> print(children)
6 [‘server0000000001‘, ‘server0000000000‘]

 

客户端：

 1 import random
 2 import time
 3 import json
 4 import socket
 5 from divide_rpc import (
 6     ClientStub, InvalidOperation
 7 )
 8 from kazoo.client import KazooClient
 9 
10 
11 class DistributedChannel(object):
12     def __init__(self):
13         self._zk = KazooClient(hosts=‘127.0.0.1:2181‘)
14         self._zk.start()
15         self._get_servers()
16 
17     def _get_servers(self, event=None):
18         """
19         从zookeeper获取服务器地址信息列表
20         """
21         servers = self._zk.get_children(‘/rpc‘, watch=self._get_servers)
22         print(servers)
23         self._servers = []
24         for server in servers:
25             data = self._zk.get(‘/rpc/‘ + server)[0]
26             if data:
27                 addr = json.loads(data.decode())
28                 self._servers.append(addr)
29 
30     def _get_server(self):
31         """
32         随机选出一个可用的服务器
33         """
34         return random.choice(self._servers)
35 
36     def get_connection(self):
37         """
38         提供一个可用的tcp连接
39         """
40         while True:
41             server = self._get_server()
42             print(server)
43             try:
44                 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
45                 sock.connect((server[‘host‘], server[‘port‘]))
46             except ConnectionRefusedError:
47                 time.sleep(1)
48                 continue
49             else:
50                 break
51         return sock
52 
53 
54 channel = DistributedChannel()
55 
56 for i in range(50):
57     try:
58         stub = ClientStub(channel)
59         val = stub.divide(i)
60     except InvalidOperation as e:
61         print(e.message)
62     else:
63         print(val)
64     time.sleep(1)

 

客户端连接zookeeper，通过get_children来获取服务器信息，并watch监听服务器的变化情况，启动客户端会发现它会调用8001端口的server和8002端口的server：

此时服务端新增加一个结点，8003，客户端变化情况：

可以看出zookeeper总共有三个节点了，前面调用的server都是8001和8002,当8003加入后，zookeeper会发现并调用它

此时服务端断开一个server，8001，客户端变化情况：

断开server前客户端会调用8001、8002、8003这三个服务，当断开server 8001以后，zookeeper只会调用8002和8003这两个server了