注:该文档主要是基于官方文档的说明,具体可查看:https://curator.apache.org/index.html

curator-logo.png

简介

Curatornetflix(又是它)公司开源的一套zookeeper客户端,目前是Apache的顶级项目。与Zookeeper提供的原生客户端相比,Curator的抽象层次更高,简化了Zookeeper客户端的开发量。Curator解决了很多zookeeper客户端非常底层的细节开发工作,包括连接重连、反复注册wathcer和NodeExistsException 异常等。
Curator由一系列的模块构成,对于一般开发者而言,常用的是curator-frameworkcurator-recipes,下面对此依次介绍。

原创文章,转载注明出处 (http://sayhiai.com)

maven依赖

最新版本的curator 4.0支持zookeeper 3.4.x3.5,但是需要注意curator传递进来的依赖,需要和实际服务器端使用的版本相符

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>4.0.0</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>4.0.0</version>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>3.4.6</version>
</dependency>
原创文章,转载注明出处 (http://sayhiai.com)

curator-framework使用

crud

public static CuratorFramework getClient() {
    return CuratorFrameworkFactory.builder()
            .connectString("127.0.0.1:2181")
            .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3))
            .connectionTimeoutMs(15 * 1000) //连接超时时间,默认15秒
            .sessionTimeoutMs(60 * 1000) //会话超时时间,默认60秒
            .namespace("arch") //设置命名空间
            .build();
}
 
public static void create(final CuratorFramework client, final String path, final byte[] payload) throws Exception {
    client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath(path, payload);
}
 
public static void createEphemeral(final CuratorFramework client, final String path, final byte[] payload) throws Exception {
    client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path, payload);
}
 
public static String createEphemeralSequential(final CuratorFramework client, final String path, final byte[] payload) throws Exception {
    return client.create().withProtection().withMode(CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL).forPath(path, payload);
}
 
public static void setData(final CuratorFramework client, final String path, final byte[] payload) throws Exception {
    client.setData().forPath(path, payload);
}
 
public static void delete(final CuratorFramework client, final String path) throws Exception {
    client.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath(path);
}
 
public static void guaranteedDelete(final CuratorFramework client, final String path) throws Exception {
    client.delete().guaranteed().forPath(path);
}
 
public static String getData(final CuratorFramework client, final String path) throws Exception {
    return new String(client.getData().forPath(path));
}
 
public static List<String> getChildren(final CuratorFramework client, final String path) throws Exception {
    return client.getChildren().forPath(path);
}

curator-recipes使用

curator-recipes 提供了一些zk的典型使用场景的参考,主要介绍一下开发中常用的组件。

事件监听

zookeeper原生支持通过注册watcher来进行事件监听,但是其使用不是特别方便,需要开发人员自己反复注册watcher,比较繁琐。Curator引入Cache来实现对zookeeper服务端事务的监听。Cache是Curator中对事件监听的包装,其对事件的监听其实可以近似看作是一个本地缓存视图和远程Zookeeper视图的对比过程。同时Curator能够自动为开发人员处理反复注册监听,从而大大简化原生api开发的繁琐过程。

Node Cache

public static void nodeCache() throws Exception {
    final String path = "/nodeCache";
    final CuratorFramework client = getClient();
    client.start();
 
    delete(client, path);
    create(client, path, "cache".getBytes());
 
    final NodeCache nodeCache = new NodeCache(client, path);
    nodeCache.start(true);
    nodeCache.getListenable()
            .addListener(() -> System.out.println("node data change, new data is " + new String(nodeCache.getCurrentData().getData())));
 
    setData(client, path, "cache1".getBytes());
    setData(client, path, "cache2".getBytes());
 
    Thread.sleep(1000);
 
    client.close();
}

NodeCache可以监听指定的节点,注册监听器后,节点的变化会通知相应的监听器

Path Cache

Path Cache 用来监听ZNode的子节点事件,包括added、updateed、removed,Path Cache会同步子节点的状态,产生的事件会传递给注册的PathChildrenCacheListener。

public static void pathChildrenCache() throws Exception {
        final String path = "/pathChildrenCache";
        final CuratorFramework client = getClient();
        client.start();
 
        final PathChildrenCache cache = new PathChildrenCache(client, path, true);
        cache.start(PathChildrenCache.StartMode.POST_INITIALIZED_EVENT);
 
        cache.getListenable().addListener((client1, event) -> {
            switch (event.getType()) {
                case CHILD_ADDED:
                    System.out.println("CHILD_ADDED:" + event.getData().getPath());
                    break;
                case CHILD_REMOVED:
                    System.out.println("CHILD_REMOVED:" + event.getData().getPath());
                    break;
                case CHILD_UPDATED:
                    System.out.println("CHILD_UPDATED:" + event.getData().getPath());
                    break;
                case CONNECTION_LOST:
                    System.out.println("CONNECTION_LOST:" + event.getData().getPath());
                    break;
                case CONNECTION_RECONNECTED:
                    System.out.println("CONNECTION_RECONNECTED:" + event.getData().getPath());
                    break;
                case CONNECTION_SUSPENDED:
                    System.out.println("CONNECTION_SUSPENDED:" + event.getData().getPath());
                    break;
                case INITIALIZED:
                    System.out.println("INITIALIZED:" + event.getData().getPath());
                    break;
                default:
                    break;
            }
        });
 
//        client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath(path);
        Thread.sleep(1000);
 
        client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath(path + "/c1");
        Thread.sleep(1000);
 
        client.delete().forPath(path + "/c1");
        Thread.sleep(1000);
 
        client.delete().forPath(path); //监听节点本身的变化不会通知
        Thread.sleep(1000);
 
        client.close();
    }

Tree Cache

Path Cache和Node Cache的“合体”,监视路径下的创建、更新、删除事件,并缓存路径下所有孩子结点的数据。

public static void treeCache() throws Exception {
    final String path = "/treeChildrenCache";
    final CuratorFramework client = getClient();
    client.start();
 
    final TreeCache cache = new TreeCache(client, path);
    cache.start();
 
    cache.getListenable().addListener((client1, event) -> {
        switch (event.getType()){
            case NODE_ADDED:
                System.out.println("NODE_ADDED:" + event.getData().getPath());
                break;
            case NODE_REMOVED:
                System.out.println("NODE_REMOVED:" + event.getData().getPath());
                break;
            case NODE_UPDATED:
                System.out.println("NODE_UPDATED:" + event.getData().getPath());
                break;
            case CONNECTION_LOST:
                System.out.println("CONNECTION_LOST:" + event.getData().getPath());
                break;
            case CONNECTION_RECONNECTED:
                System.out.println("CONNECTION_RECONNECTED:" + event.getData().getPath());
                break;
            case CONNECTION_SUSPENDED:
                System.out.println("CONNECTION_SUSPENDED:" + event.getData().getPath());
                break;
            case INITIALIZED:
                System.out.println("INITIALIZED:" + event.getData().getPath());
                break;
            default:
                break;
        }
    });
 
    client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath(path);
    Thread.sleep(1000);
 
    client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath(path + "/c1");
    Thread.sleep(1000);
 
    setData(client, path, "test".getBytes());
    Thread.sleep(1000);
 
    client.delete().forPath(path + "/c1");
    Thread.sleep(1000);
 
    client.delete().forPath(path);
    Thread.sleep(1000);
 
    client.close();
}

选举

curator提供了两种方式,分别是Leader Latch和Leader Election。

Leader Latch

随机从候选着中选出一台作为leader,选中之后除非调用close()释放leadship,否则其他的后选择无法成为leader

public class LeaderLatchTest {
 
    private static final String PATH = "/demo/leader";
 
    public static void main(String[] args) {
        List<LeaderLatch> latchList = new ArrayList<>();
        List<CuratorFramework> clients = new ArrayList<>();
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                CuratorFramework client = getClient();
                client.start();
                clients.add(client);
 
                final LeaderLatch leaderLatch = new LeaderLatch(client, PATH, "client#" + i);
                leaderLatch.addListener(new LeaderLatchListener() {
                    @Override
                    public void isLeader() {
                        System.out.println(leaderLatch.getId() + ":I am leader. I am doing jobs!");
                    }
 
                    @Override
                    public void notLeader() {
                        System.out.println(leaderLatch.getId() + ":I am not leader. I will do nothing!");
                    }
                });
                latchList.add(leaderLatch);
                leaderLatch.start();
            }
            Thread.sleep(1000 * 60);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            for (CuratorFramework client : clients) {
                CloseableUtils.closeQuietly(client);
            }
 
            for (LeaderLatch leaderLatch : latchList) {
                CloseableUtils.closeQuietly(leaderLatch);
            }
        }
    }
 
    public static CuratorFramework getClient() {
        return CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString("127.0.0.1:2181")
                .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3))
                .connectionTimeoutMs(15 * 1000) //连接超时时间,默认15秒
                .sessionTimeoutMs(60 * 1000) //会话超时时间,默认60秒
                .namespace("arch") //设置命名空间
                .build();
    }
 
}

Leader Election

通过LeaderSelectorListener可以对领导权进行控制, 在适当的时候释放领导权,这样每个节点都有可能获得领导权。 而LeaderLatch则一直持有leadership, 除非调用close方法,否则它不会释放领导权。

public class LeaderSelectorTest {
    private static final String PATH = "/demo/leader";
 
    public static void main(String[] args) {
        List<LeaderSelector> selectors = new ArrayList<>();
        List<CuratorFramework> clients = new ArrayList<>();
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                CuratorFramework client = getClient();
                client.start();
                clients.add(client);
 
                final String name = "client#" + i;
                LeaderSelector leaderSelector = new LeaderSelector(client, PATH, new LeaderSelectorListenerAdapter() {
                    @Override
                    public void takeLeadership(CuratorFramework client) throws Exception {
                        System.out.println(name + ":I am leader.");
                        Thread.sleep(2000);
                    }
                });
 
                leaderSelector.autoRequeue();
                leaderSelector.start();
                selectors.add(leaderSelector);
            }
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            for (CuratorFramework client : clients) {
                CloseableUtils.closeQuietly(client);
            }
 
            for (LeaderSelector selector : selectors) {
                CloseableUtils.closeQuietly(selector);
            }
 
        }
    }
 
    public static CuratorFramework getClient() {
        return CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString("127.0.0.1:2181")
                .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3))
                .connectionTimeoutMs(15 * 1000) //连接超时时间,默认15秒
                .sessionTimeoutMs(60 * 1000) //会话超时时间,默认60秒
                .namespace("arch") //设置命名空间
                .build();
    }
 
}

分布式锁

可重入锁Shared Reentrant Lock

Shared意味着锁是全局可见的, 客户端都可以请求锁。 Reentrant和JDK的ReentrantLock类似, 意味着同一个客户端在拥有锁的同时,可以多次获取,不会被阻塞。 它是由类InterProcessMutex来实现。 它的构造函数为:

public InterProcessMutex(CuratorFramework client, String path)

通过acquire获得锁,并提供超时机制:

/**
* Acquire the mutex - blocking until it's available. Note: the same thread can call acquire
* re-entrantly. Each call to acquire must be balanced by a call to release()
*/
public void acquire();
 
/**
* Acquire the mutex - blocks until it's available or the given time expires. Note: the same thread can
* call acquire re-entrantly. Each call to acquire that returns true must be balanced by a call to release()
* Parameters:
* time - time to wait
* unit - time unit
* Returns:
* true if the mutex was acquired, false if not
*/
public boolean acquire(long time, TimeUnit unit);

通过release()方法释放锁。 InterProcessMutex 实例可以重用。
Revoking ZooKeeper recipes wiki定义了可协商的撤销机制。 为了撤销mutex, 调用下面的方法:

/**
* 将锁设为可撤销的. 当别的进程或线程想让你释放锁时Listener会被调用。
* Parameters:
* listener - the listener
*/
public void makeRevocable(RevocationListener<T> listener)

To ask for a lock to revoke/release, use the static method in the Revoker class: attemptRevoke

不可重入锁Shared Lock

使用InterProcessSemaphoreMutex,调用方法类似,区别在于该锁是不可重入的,在同一个线程中不可重入

可重入读写锁Shared Reentrant Read Write Lock

类似JDK的ReentrantReadWriteLock. 一个读写锁管理一对相关的锁。 一个负责读操作,另外一个负责写操作。 读操作在写锁没被使用时可同时由多个进程使用,而写锁使用时不允许读 (阻塞)。 此锁是可重入的。一个拥有写锁的线程可重入读锁,但是读锁却不能进入写锁。 这也意味着写锁可以降级成读锁, 比如请求写锁 —>读锁 —->释放写锁。 从读锁升级成写锁是不成的。
主要由两个类实现:
InterProcessReadWriteLock
InterProcessLock

信号量Shared Semaphore

一个计数的信号量类似JDK的Semaphore。 JDK中Semaphore维护的一组许可(permits),而Cubator中称之为租约(Lease)。注意,所有的实例必须使用相同的numberOfLeases值。
调用acquire会返回一个租约对象。 客户端必须在finally中close这些租约对象,否则这些租约会丢失掉。 但是, 但是,如果客户端session由于某种原因比如crash丢掉, 那么这些客户端持有的租约会自动close, 这样其它客户端可以继续使用这些租约。 租约还可以通过下面的方式返还:

public void returnAll(Collection<Lease> leases)
public void returnLease(Lease lease)

注意一次你可以请求多个租约,如果Semaphore当前的租约不够,则请求线程会被阻塞。 同时还提供了超时的重载方法:

public Lease acquire()
public Collection<Lease> acquire(int qty)
public Lease acquire(long time, TimeUnit unit)
public Collection<Lease> acquire(int qty, long time, TimeUnit unit)

主要类有:

InterProcessSemaphoreV2
Lease
SharedCountReader

多锁对象Multi Shared Lock

Multi Shared Lock是一个锁的容器。 当调用acquire, 所有的锁都会被acquire,如果请求失败,所有的锁都会被release。 同样调用release时所有的锁都被release(失败被忽略)。 基本上,它就是组锁的代表,在它上面的请求释放操作都会传递给它包含的所有的锁。
主要涉及两个类:

InterProcessMultiLock
InterProcessLock

它的构造函数需要包含的锁的集合,或者一组ZooKeeper的path。

public InterProcessMultiLock(List<InterProcessLock> locks)
public InterProcessMultiLock(CuratorFramework client, List<String> paths)

栅栏barrier

DistributedBarrier构造函数中barrierPath参数用来确定一个栅栏,只要barrierPath参数相同(路径相同)就是同一个栅栏。通常情况下栅栏的使用如下:

  • 主导client设置一个栅栏
  • 其他客户端就会调用waitOnBarrier()等待栅栏移除,程序处理线程阻塞
  • 主导client移除栅栏,其他客户端的处理程序就会同时继续运行。

DistributedBarrier类的主要方法如下:
setBarrier() - 设置栅栏
waitOnBarrier() - 等待栅栏移除
removeBarrier() - 移除栅栏

双栅栏Double Barrier
双栅栏允许客户端在计算的开始和结束时同步。当足够的进程加入到双栅栏时,进程开始计算,当计算完成时,离开栅栏。双栅栏类是DistributedDoubleBarrier
DistributedDoubleBarrier类实现了双栅栏的功能。它的构造函数如下:

// client - the client
// barrierPath - path to use
// memberQty - the number of members in the barrier
public DistributedDoubleBarrier(CuratorFramework client, String barrierPath, int memberQty)

memberQty是成员数量,当enter方法被调用时,成员被阻塞,直到所有的成员都调用了enter。当leave方法被调用时,它也阻塞调用线程,直到所有的成员都调用了leave。
注意:参数memberQty的值只是一个阈值,而不是一个限制值。当等待栅栏的数量大于或等于这个值栅栏就会打开!
与栅栏(DistributedBarrier)一样,双栅栏的barrierPath参数也是用来确定是否是同一个栅栏的,双栅栏的使用情况如下:

  • 从多个客户端在同一个路径上创建双栅栏(DistributedDoubleBarrier),然后调用enter()方法,等待栅栏数量达到memberQty时就可以进入栅栏。
  • 栅栏数量达到memberQty,多个客户端同时停止阻塞继续运行,直到执行leave()方法,等待memberQty个数量的栅栏同时阻塞到leave()方法中。
  • memberQty个数量的栅栏同时阻塞到leave()方法中,多个客户端的leave()方法停止阻塞,继续运行。
    DistributedDoubleBarrier类的主要方法如下:

enter()、enter(long maxWait, TimeUnit unit) - 等待同时进入栅栏
leave()、leave(long maxWait, TimeUnit unit) - 等待同时离开栅栏
异常处理:DistributedDoubleBarrier会监控连接状态,当连接断掉时enter()和leave方法会抛出异常。
计数器Counters
利用ZooKeeper可以实现一个集群共享的计数器。 只要使用相同的path就可以得到最新的计数器值, 这是由ZooKeeper的一致性保证的。Curator有两个计数器, 一个是用int来计数,一个用long来计数。
1)SharedCount
这个类使用int类型来计数。 主要涉及三个类。

  • SharedCount
  • SharedCountReader
  • SharedCountListener
    SharedCount代表计数器, 可以为它增加一个SharedCountListener,当计数器改变时此Listener可以监听到改变的事件,而SharedCountReader可以读取到最新的值, 包括字面值和带版本信息的值VersionedValue。

2)DistributedAtomicLong
除了计数的范围比SharedCount大了之外, 它首先尝试使用乐观锁的方式设置计数器, 如果不成功(比如期间计数器已经被其它client更新了), 它使用InterProcessMutex方式来更新计数值。
此计数器有一系列的操作:

  • get(): 获取当前值
  • increment(): 加一
  • decrement(): 减一
  • add(): 增加特定的值
  • subtract(): 减去特定的值
  • trySet(): 尝试设置计数值
  • forceSet(): 强制设置计数值
    你必须检查返回结果的succeeded(), 它代表此操作是否成功。 如果操作成功, preValue()代表操作前的值, postValue()代表操作后的值。