ZooKeeper：分布式过程协同技术详解

　　本书分三部分，共10章。第一部分（第1～2章）阐述ApacheZooKeeper这类系统的设计目的和动机，并介绍分布式系统的一些必要背景知识。第1章介绍ZooKeeper可以做什么，以及其设计如何支撑这些任务。第2章介绍基本概念和基本组成模块，并通过命令行工具的具体操作介绍了ZooKeeper可以做什么。第二部分（第3～8章）阐述开发人员所需要掌握的ZooKeeper库调用方法和编程技巧。第3章介绍Java语言的API.第4章解释如何跟踪和处理ZooKeeper中的状态变更情况。第5章介绍如何在系统或网络故障时恢复应用。第6章介绍需要注意来避免故障的一些繁杂却很重要的场景。第7章介绍C语言版的API接口，也可以作为非Java语言实现的ZooKeeperAPI的基础，对非Java语言的开发人员非常有帮助。第8章介绍一款更高层级的封装的ZooKeeper接口。第三部分（第9～10章）主要介绍ZooKeeper内部原理及如何运行ZooKeeper.第9章介绍ZooKeeper的作者们在设计时所采用的方案。第10章介绍如何对ZooKeeper进行配置。

　　Flavio Junqueira，是微软研究院在英国剑桥大学的研究人员之一。他拥有美国加州大学圣地亚哥分校计算机科学博士学位。他的研究范围涉及分布式系统的各个方面，包括分布式算法、并发性和可扩展性。他是Apache项目如Apache ZooKeeper（PMC主席和提交者）和Apache BookKeeper（提交者）的积极贡献者。他一有空就喜欢睡觉。

　　Benjamin Reed，是一位负责Facebook中所有细节工作的软件工程师。他以前的职位包括雅虎研究院首席研究科学家（负责所有大的方向）和IBM Almaden Research的研究人员（负责所有事情，无论大小）。他拥有加州大学圣克鲁斯分校计算机科学博士学位。他从事的工作涉及分布式计算、大数据处理、分布式存储、系统管理和嵌入式框架等领域。他参加了各种开源项目，如Hadoop和Linux操作系统等。他帮助启动了由Apache软件基金会主办的项目如Pig、ZooKeeper和BookKeeper。

前言 1
第一部分 ZooKeeper的概念和基础
第1章 简介 7
1.1 ZooKeeper的使命 8
1.1.1 ZooKeeper改变了什么 10
1.1.2 ZooKeeper不适用的场景 10
1.1.3 关于Apache项目 11
1.1.4 通过ZooKeeper构建分布式系统 11
1.2 示例：主-从应用 12
1.2.1 主节点失效 13
1.2.2 从节点失效 14
1.2.3 通信故障 14
1.2.4 任务总结 15
1.3 分布式协作的难点 16
1.4 ZooKeeper的成功和注意事项 18
第2章 了解ZooKeeper 19
2.1 ZooKeeper基础 19
2.1.1 API概述 20
2.1.2 znode的不同类型 21
2.1.3 监视与通知 22
2.1.4 版本 24
2.2 ZooKeeper架构 25
2.2.1 ZooKeeper仲裁 26
2.2.2 会话 27
2.3 开始使用ZooKeeper 28
2.3.1 第一个ZooKeeper会话 28
2.3.2 会话的状态和声明周期 31
2.3.3 ZooKeeper与仲裁模式 33
2.3.4 实现一个原语：通过ZooKeeper实现锁 36
2.4 一个主-从模式例子的实现 37
2.4.1 主节点角色 37
2.4.2 从节点、任务和分配 40
2.4.3 从节点角色 40
2.4.4 客户端角色 41
2.5 小结 43
第二部分 使用ZooKeeper进行开发
第3章 开始使用ZooKeeper的API 47
3.1 设置ZooKeeper的CLASSPATH 47
3.2 建立ZooKeeper会话 47
3.2.1 实现一个Watcher 49
3.2.2 运行Watcher的示例 51
3.3 获取管理权 53
3.3.1 异步获取管理权 57
3.3.2 设置元数据 60
3.4 注册从节点 62
3.5 任务队列化 65
3.6 管理客户端 66
3.7 小结 68
第4章 处理状态变化 70
4.1 单次触发器 71
4.2 如何设置监视点 72
4.3 普遍模型 73
4.4 主-从模式的例子 74
4.4.1 管理权变化 74
4.4.2 主节点等待从节点列表的变化 77
4.4.3 主节点等待新任务进行分配 80
4.4.4 从节点等待分配新任务 83
4.4.5 客户端等待任务的执行结果 86
4.5 另一种调用方式：Multiop 88
4.6 通过监视点代替显式缓存管理 90
4.7 顺序的保障 91
4.7.1 写操作的顺序 91
4.7.2 读操作的顺序 91
4.7.3 通知的顺序 92
4.8 监视点的羊群效应和可扩展性 93
4.9 小结 94
第5章 故障处理 96
5.1 可恢复的故障 98
5.2 不可恢复的故障 102
5.3 群首选举和外部资源 103
5.4 小结 106
第6章 ZooKeeper注意事项 107
6.1 使用ACL 107
6.1.1 内置的鉴权模式 108
6.1.2 SASL和Kerberos 111
6.1.3 增加新鉴权模式 111
6.2 恢复会话 111
6.3 当znode节点重新创建时，重置版本号 112
6.4 sync方法 112
6.5 顺序性保障 114
6.5.1连接丢失时的顺序性 114
6.5.2 同步API和多线程的顺序性 115
6.5.3 同步和异步混合调用的顺序性 115
6.6 数据字段和子节点的限制 116
6.7 嵌入式ZooKeeper服务器 116
6.8 小结 117
第7章 C语言客户端 118
7.1 配置开发环境 118
7.2 开始会话 119
7.3 引导主节点 121
7.4 行使管理权 126
7.5 任务分配 129
7.6 单线程与多线程客户端 132
7.7 小结 135
第8章 Curator：ZooKeeper API的高级封装库 136
8.1 Curator客户端程序 136
8.2 流畅式API 137
8.3 监听器 138
8.4 Curator中状态的转换 140
8.5 两种边界情况 141
8.6 菜谱 141
8.6.1 群首闩 142
8.6.2 群首选举器 143
8.6.3 子节点缓存器 146
8.7 小结 148
第三部分 ZooKeeper的管理
第9章 ZooKeeper内部原理 151
9.1 请求、事务和标识符 152
9.2 群首选举 153
9.3 Zab：状态更新的广播协议 157
9.4 观察者 161
9.5 服务器的构成 162
9.5.1 独立服务器 163
9.5.2 群首服务器 164
9.5.3 追随者和观察者服务器 165
9.6 本地存储 166
9.6.1 日志和磁盘的使用 166
9.6.2 快照 167
9.7 服务器与会话 169
9.8 服务器与监视点 170
9.9 客户端 170
9.10 序列化 171
9.11 小结 171
第10章 运行ZooKeeper 173
10.1 配置ZooKeeper服务器 174
10.1.1 基本配置 175
10.1.2 存储配置 175
10.1.3 网络配置 177
10.1.4 集群配置 179
10.1.5 认证和授权选项 181
10.1.6 非安全配置 182
10.1.7 日志 183
10.1.8 专用资源 185
10.2 配置ZooKeeper集群 185
10.2.1 多数原则 186
10.2.2 法定人数的可配置性 186
10.2.3 观察者 188
10.3 重配置 188
10.4 配额管理 194
10.5 多租赁配置 196
10.6 文件系统布局和格式 197
10.6.1 事务日志 198
10.6.2 快照 199
10.6.3 时间戳文件 200
10.6.4 已保存的ZooKeeper数据的应用 200
10.7 四字母命令 201
10.8 通过JMX进行监控 202
10.9 工具 209
10.10 小结 209

　　构建分布式系统并不容易。然而，人们日常所使用的应用大多基于分布式系统，在短时间内依赖于分布式系统的现状并不会改变。Apache ZooKeeper旨在减轻构建健壮的分布式系统的任务。ZooKeeper基于分布式计算的核心概念而设计，主要目的是给开发人员提供一套容易理解和开发的接口，从而简化分布式系统构建的任务。
　　即使有了ZooKeeper，但开发中分布式处理的环节并不是微不足道的事情，因此我们编写了这本书，通过这本书可以让你快速熟悉如何通过Apache ZooKeeper构建分布式系统。我们从基本的概念入手，这样可以使你觉得自己就像是分布式系统的专家一样，在你看到一系列需要注意的警告时，你可能会有一些沮丧，不过不用担心，如果你能够很好地理解我们所阐述的关键点，你已经走在构建良好的分布式系统的正确道路上了。
　　目标读者本书适用于分布式系统的开发人员，以及使用ZooKeeper进行生产经营的应用程序运维人员。我们假设读者具备Java语言的知识，并且本书为读者提供了关于分布式系统中概念的大量背景知识，以便你更好地使用ZooKeeper。
　　本书内容介绍第一部分阐述了Apache ZooKeeper这类系统的设计目的和动机，并介绍分布式系统的一些必要背景知识。
　　第1章介绍了ZooKeeper可以做什么，以及其设计如何支撑这些任务。
　　第2章介绍了基本概念和基本组成模块，并通过命令行工具的具体操作介绍ZooKeeper可以做什么。
　　第二部分阐述程序员所需要掌握的ZooKeeper库调用方法和编程技巧，虽然对系统运维人员来说也有一定价值，但也可以不选择阅读。这一部分主要以Java语言的API为主，因为Java是非常流行的开发语言，如果你之前使用其他开发语言，可以通过这一部分内容来学习基本的技术和方法调用，之后通过其他语言来实现。另外，我们也为C语言的应用开发人员提供了一章内容的开发方法。
　　第3章介绍Java语言的API。
　　第4章解释如何跟踪和处理ZooKeeper中的状态变更情况。
　　第5章介绍如何在系统或网络故障时恢复应用。
　　第6章介绍为了避免故障要注意的一些繁杂却很重要的场景。
　　第7章介绍C语言版的API，该章也可以作为非Java语言实现的ZooKeeper API的基础，对非Java语言的开发人员非常有帮助。
　　第8章介绍一款更高层级的封装的ZooKeeper接口。
　　第三部分主要适用于ZooKeeper的系统运维人员，尤其在第9章章中即便对开发人员也很有价值。
　　第9章介绍ZooKeeper的作者们在设计时所采用的方案，这些知识对运维管理非常有帮助。
　　第10章介绍如何对ZooKeeper进行配置。
　　本书约定本书中采用了以下排版约定：
　　斜体用于重点介绍新的术语、URL、命令、工具组件以及文件和目录名称。
　　等宽字体（Constant width）指示变量、方法、类型、参数、对象以及其他代码结构。
　　等宽加粗（Constant width bold）指示需要用户输入的命令或其他文本信息，同时也用于命令输出中的重要信息。
　　等宽斜体（Constant width italic）指示代码或命令中的占位符，这些占位符需要在实际中替换为合适的值。
　　注意：表示一些小窍门、建议或普通注解。
　　示例代码代码、练习等附加资料可以到O扲eilly官方网站本书页面下载。
　　本书用于协助读者构建系统。一般而言，如果本书提供了示例代码，你可以在自己的程序或文档中使用，并不需要联系我们获得授权，除非你复制了大量代码。例如，你在开发程序时使用了本书中的好几处代码则不需要授权，若以CD-ROM方式出售并发布O扲eilly书籍中的示例则需要得到授权许可，引用本书及其示例代码来解答问题并不需要授权许可，将本书中大量示例代码引入你自己的著作中则需要授权许可。
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