ZooKeeper实现分布式队列Queue
来源:互联网 发布:600831广电网络 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 15:11
ZooKeeper是一个分步式的协作系统,何为协作,ZooKeeper价值又有何体现。通过这篇文章的分布式队列的案例,你将了解到ZooKeeper的强大。关于ZooKeeper的基本使用,请参考:ZooKeeper伪分步式集群安装及使用
目录
- 分布式队列
- 设计思路
- 程序实现
1. 分布式队列
队列有很多种产品,大都是消息系统所实现的,像ActiveMQ,JBossMQ,RabbitMQ,IBM-MQ等。分步式队列产品并不太多,像Beanstalkd。
本文实现的分布式对列,是基于ZooKeeper现实的一种同步的分步式队列,当一个队列的成员都聚齐时,这个队列才可用,否则一直等待所有成员到达。
2. 设计思路
创建一个父目录 /queue,每个成员都监控(Watch)标志位目录/queue/start 是否存在,然后每个成员都加入这个队列,加入队列的方式就是创建 /queue/x(i)的临时目录节点,然后每个成员获取 /queue 目录的所有目录节点,也就是 x(i)。判断 i 的值是否已经是成员的个数,如果小于成员个数等待 /queue/start 的出现,如果已经相等就创建 /queue/start。
产品流程图
应用实例
图标解释
- app1,app2,app3,app4是4个独立的业务系统
- zk1,zk2,zk3是ZooKeeper集群的3个连接点
- /queue,是znode的队列,假设队列长度为3
- /queue/x1,是znode队列中,1号排对者,由app1提交,同步请求,app1挂载等待
- /queue/x2,是znode队列中,2号排对者,由app2提交,同步请求,app2挂起等待
- /queue/x3,是znode队列中,3号排对者,由app3提交,同步请求,app3挂起等待
- /queue/start,当znode队列中满了,触发创建开始节点
- 当/qeueu/start被创建后,app4被启动,所有zk的连接通知同步程序(红色线),队列已完成,所有程序结束
注:
- 1). 创建/queue/x1,/queue/x2,/queue/x3没有前后顺序,提交后程序就同步挂起。
- 2). app1可以通过zk2提交,app2也可通过zk3提交
- 3). app1可以提交3次请求,生成x1,x2,x3使用队列充满
- 4). /queue/start被创建后,zk1会监听到这个事件,再告诉app1,队列已完成!
3. 程序实现
1). 单节点模拟实验
模拟app1,通过zk1,提交3个请求
public static void doOne() throws Exception { String host1 = "192.168.1.201:2181"; ZooKeeper zk = connection(host1); initQueue(zk); joinQueue(zk, 1); joinQueue(zk, 2); joinQueue(zk, 3); zk.close(); }
创建一个与服务器的连接
public static ZooKeeper connection(String host) throws IOException { ZooKeeper zk = new ZooKeeper(host, 60000, new Watcher() { // 监听/queue/start创建的事件 public void process(WatchedEvent event) { if (event.getPath() != null && event.getPath().equals("/queue/start") && event.getType() == Event.EventType.NodeCreated) { System.out.println("Queue has Completed.Finish testing!!!"); } } }); return zk; }
出始化队列
public static void initQueue(ZooKeeper zk) throws KeeperException, InterruptedException { System.out.println("WATCH => /queue/start"); zk.exists("/queue/start", true); if (zk.exists("/queue", false) == null) { System.out.println("create /queue task-queue"); zk.create("/queue", "task-queue".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT); } else { System.out.println("/queue is exist!"); } }
增加队列节点
public static void joinQueue(ZooKeeper zk, int x) throws KeeperException, InterruptedException { System.out.println("create /queue/x" + x + " x" + x); zk.create("/queue/x" + x, ("x" + x).getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL); isCompleted(zk); }
检查队列是否完整
public static void isCompleted(ZooKeeper zk) throws KeeperException, InterruptedException { int size = 3; int length = zk.getChildren("/queue", true).size(); System.out.println("Queue Complete:" + length + "/" + size); if (length >= size) { System.out.println("create /queue/start start"); zk.create("/queue/start", "start".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL); } }
启动函数main
public static void main(String[] args) throws Exception { doOne();}
运行结果:
WATCH => /queue/start/queue is exist!create /queue/x1 x1Queue Complete:1/3create /queue/x2 x2Queue Complete:2/3create /queue/x3 x3Queue Complete:3/3create /queue/start startQueue has Completed.Finish testing!!!
完全符合我的们预期。接下来我们看分布式环境
2). 分布式模拟实验
模拟app1通过zk1提交x1,app2通过zk2提交x2,app3通过zk3提交x3
public static void doAction(int client) throws Exception { String host1 = "192.168.1.201:2181"; String host2 = "192.168.1.201:2182"; String host3 = "192.168.1.201:2183"; ZooKeeper zk = null; switch (client) { case 1: zk = connection(host1); initQueue(zk); joinQueue(zk, 1); break; case 2: zk = connection(host2); initQueue(zk); joinQueue(zk, 2); break; case 3: zk = connection(host3); initQueue(zk); joinQueue(zk, 3); break; } }
注:
- 1). 为了简单起见,我们没有增加复杂的多线程控制的机制。
- 2). 没有调用zk.close()方法,也就是说,app1执行完单独的提交,app1就结束了,但zk1还存在着,所以/queue/x1存在于队列。
- 3). 程序启动方法,分3次启动,命令行传不同的参数,分别是1,2,3
执行app1–>zk1
#日志输出WATCH => /queue/start/queue is exist!create /queue/x1 x1Queue Complete:1/3#zookeeper控制台[zk: 192.168.1.201:2181(CONNECTED) 4] ls /queue[x10000000011]
执行app2–>zk2
#日志输出WATCH => /queue/start/queue is exist!create /queue/x2 x2Queue Complete:2/3#zookeeper控制台[zk: 192.168.1.201:2181(CONNECTED) 5] ls /queue[x20000000012, x10000000011]
执行app3–>zk3
#日志输出WATCH => /queue/start/queue is exist!create /queue/x3 x3Queue Complete:3/3create /queue/start startQueue has Completed.Finish testing!!!#zookeeper控制台[zk: 192.168.1.201:2181(CONNECTED) 6] ls /queue[x30000000016, x10000000014, start, x20000000015]
/queue/stats被建立,打印出“Queue has Completed.Finish testing!!!”,代表调用app4完成!
我们完成分布式队列的实验,由于时间仓促。文字说明及代码难免有一些问题,请发现问题的同学帮忙指正。
下面贴一下完整的代码:
package org.conan.zookeeper.demo;import java.io.IOException;import org.apache.zookeeper.CreateMode;import org.apache.zookeeper.KeeperException;import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;import org.apache.zookeeper.Watcher;import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;public class QueueZooKeeper { public static void main(String[] args) throws Exception { if (args.length == 0) { doOne(); } else { doAction(Integer.parseInt(args[0])); } } public static void doOne() throws Exception { String host1 = "192.168.1.201:2181"; ZooKeeper zk = connection(host1); initQueue(zk); joinQueue(zk, 1); joinQueue(zk, 2); joinQueue(zk, 3); zk.close(); } public static void doAction(int client) throws Exception { String host1 = "192.168.1.201:2181"; String host2 = "192.168.1.201:2182"; String host3 = "192.168.1.201:2183"; ZooKeeper zk = null; switch (client) { case 1: zk = connection(host1); initQueue(zk); joinQueue(zk, 1); break; case 2: zk = connection(host2); initQueue(zk); joinQueue(zk, 2); break; case 3: zk = connection(host3); initQueue(zk); joinQueue(zk, 3); break; } } // 创建一个与服务器的连接 public static ZooKeeper connection(String host) throws IOException { ZooKeeper zk = new ZooKeeper(host, 60000, new Watcher() { // 监控所有被触发的事件 public void process(WatchedEvent event) { if (event.getType() == Event.EventType.NodeCreated && event.getPath().equals("/queue/start")) { System.out.println("Queue has Completed.Finish testing!!!"); } } }); return zk; } public static void initQueue(ZooKeeper zk) throws KeeperException, InterruptedException { System.out.println("WATCH => /queue/start"); zk.exists("/queue/start", true); if (zk.exists("/queue", false) == null) { System.out.println("create /queue task-queue"); zk.create("/queue", "task-queue".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT); } else { System.out.println("/queue is exist!"); } } public static void joinQueue(ZooKeeper zk, int x) throws KeeperException, InterruptedException { System.out.println("create /queue/x" + x + " x" + x); zk.create("/queue/x" + x, ("x" + x).getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL); isCompleted(zk); } public static void isCompleted(ZooKeeper zk) throws KeeperException, InterruptedException { int size = 3; int length = zk.getChildren("/queue", true).size(); System.out.println("Queue Complete:" + length + "/" + size); if (length >= size) { System.out.println("create /queue/start start"); zk.create("/queue/start", "start".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL); } }}
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