如何实现一个，分布式配置中心？

Java
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2024-01-15
Spring Boot 做单元测试，真心强悍！
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Java性能分析中常用命令和工具
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作者：小傅哥 博客：https://bugstack.cn

❝沉淀、分享、成长，让自己和他人都能有所收获！😜 ❞

本文的宗旨在于通过简单干净实践的方式，向读者介绍 Zookeeper 的安装配置，学习 SpringBoot 整合使用，以及基于 Zookeeper 开发一个简单的配置中心功能内核。通过这样的实践方式，让读者入门和掌握 Zookeeper 以应对后续需要此技术栈的相关开发项目。

本文的重点是基于 Zookeeper 实现的配置中心，那配置中心是啥呢？🤔

配置中心在大厂系统开发中是一个非常常用的功能，它的核心功能在于不需要上线系统的情况下，改变系统中对象或者属性的值。是属性的值，也就是你在通过类获取某个属性，判断；功能开关、渠道地址、人群名单、息费费率、切量占比等等，这些可能随时动态调整的值，都是通过配置中心实现的。所以在本章节的案例中，小傅哥基于 Zookeeper 组件的功能特性，来设计这样一个配置中心，方便大家学习。

本文涉及的工程：

  • xfg-dev-tech-zookeeper：https://gitcode.net/KnowledgePlanet/road-map/xfg-dev-tech-connection-pool - docs/dev-ops 提供了 Zookeeper 安装脚本

一、配置中心

Zookeeper 有什么特性，动态配置中心怎么做？

技术是支撑解决方案实现的，有了各个技术栈组件的自身特点，才好实现出我们所需的各类功能。那么这样的一个能让，各个服务都可以动态变更配置的配置中心，就要用到 Zookeeper 的节点监听和节点值的变化来动态设置 Java 类中属性的变化。如图

  • 首先，我们需要定义出一个 Zookeeper 监听的配置路径，一般这个路径在配置中心中是申请的系统使用地址，以确保值的唯一。
  • 之后，每个类对应的属性，需要映射出一个监听的节点。比如；Zookeeper 监听了 /xfg-dev-tech/config 那么类中 a 属性可以是 /xfg-dev-tech/config/a 这对这个路径设置的值，就可以被监听拿到了。
  • 最后，把获取到的监听值，通过 Java 反射操作，把值设置到对应的属性上。这样在 SpringBoot 应用程序中，使用某个类的属性值的时候，就可以动态的获取到变化的属性值了。

二、环境配置

在安装执行 docker-compose.yml 脚本之前，你需要先在本地安装 docker 之后 IntelliJ IDEA 打开 docker-compose.yml 文件，如图操作即可安装。

  • 另外，如果你是在服务器上安装，则需要执行 docker-compose -f docker-compose.yml up -d 并且是你已经安装了 Docker-Compose 包。—— 这些内容在小傅哥的《Java 简明教程》中都有讲解，可以进入学习。

三、基本使用

连接脚本：

docker exec -it zookeeper bash
zkCli.sh -server IP(替换为你自己的):2181

常用命令：

1. 创建节点：create /path data
2. 创建临时节点：create -e /path data
3. 创建顺序节点：create -s /path data
4. 创建临时顺序节点：create -e -s /path data
5. 获取节点数据：get /path
6. 获取节点子节点列表：ls /path
7. 更新节点数据：set /path data
8. 删除节点：delete /path
9. 删除节点及其子节点：deleteall /path
10. 监听节点变化：get -w /path
11. 查看节点状态：stat /path
12. 查看节点ACL权限：getAcl /path
13. 设置节点ACL权限：setAcl /path acl
14. 查看节点子节点数量：count /path
15. 查看节点子节点数量并监听变化：count -w /path
root@4365b68d50d6:/apache-zookeeper-3.9.0-bin# ls
bin  conf  docs  lib  LICENSE.txt  NOTICE.txt  README.md  README_packaging.md
root@4365b68d50d6:/apache-zookeeper-3.9.0-bin# zkCli.sh -server 10.253.6.71:2181

[zk: 192.168.1.101:2181(CONNECTED) 1] ls /xfg-dev-tech
[config, configdowngradeSwitch]
[zk: 192.168.1.101:2181(CONNECTED) 2]

执行完链接 Zookeeper 以后，就可以执行这些常用命令了。你也可以尝试着练习下这些命令。

四、功能实现

1. 工程结构

工程结构分为2个部分：

  • app 启动层的 config 包下，用于提供 Zookeeper 服务的启动配置。以及小傅哥在这里新添加的功能 DCCValue 配置中心模块。
  • trigger 是触发器，这里吧 http 请求、listener 监听，都是放到这里使用。另外像 MQ、JOB、RPC 也是放到这一层，以这一层触发，来调用我们的领域服务。

2. 启动 Zookeeper 服务

2.1 自定配置
@Data
@ConfigurationProperties(prefix = "zookeeper.sdk.config", ignoreInvalidFields = true)
public class ZookeeperClientConfigProperties {

    private String connectString;
    private int baseSleepTimeMs;
    private int maxRetries;
    private int sessionTimeoutMs;
    private int connectionTimeoutMs;

}
2.2 使用配置
zookeeper:
  sdk:
    config:
      connect-string: 10.253.6.71:2181
      base-sleep-time-ms: 1000
      max-retries: 3
      session-timeout-ms: 1800000
      connection-timeout-ms: 30000
2.3 配置服务
@Configuration
@EnableConfigurationProperties(ZookeeperClientConfigProperties.class)
public class ZooKeeperClientConfig {

    /**
     * 多参数构建ZooKeeper客户端连接
     *
     * @return client
     */
    @Bean(name = "zookeeperClient")
    public CuratorFramework createWithOptions(ZookeeperClientConfigProperties properties) {
        ExponentialBackoffRetry backoffRetry = new ExponentialBackoffRetry(properties.getBaseSleepTimeMs(), properties.getMaxRetries());
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString(properties.getConnectString())
                .retryPolicy(backoffRetry)
                .sessionTimeoutMs(properties.getSessionTimeoutMs())
                .connectionTimeoutMs(properties.getConnectionTimeoutMs())
                .build();
        client.start();
        return client;
    }

}
  • 这样我们就可以启动一个 Zookeeper 的客户端了，自定义可以更好的控制和使用。

3. 定义注解

就功能来讲，我们需要对类中的属性进行赋值操作。那么就需要使用自定义注解进行标记。所以这里我们先自定义一个注解。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.FIELD})
@Documented
public @interface DCCValue {

    String value() default "";

}
  • 这样所有使用了 @DCCValue 的注解的字段就都可以被我扫描到了。

4. 监听变化

4.1 获取属性

源码：cn.bugstack.xfg.dev.tech.config.DCCValueBeanFactory#postProcessAfterInitialization

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
    Class<?> beanClass = bean.getClass();
    Field[] fields = beanClass.getDeclaredFields();
    for (Field field : fields) {
        if (field.isAnnotationPresent(DCCValue.class)) {
            DCCValue dccValue = field.getAnnotation(DCCValue.class);
            try {
                if (null == client.checkExists().forPath(BASE_CONFIG_PATH.concat("/").concat(dccValue.value()))) {
                    client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath(BASE_CONFIG_PATH.concat("/").concat(dccValue.value()));
                    log.info("DCC 节点监听 listener node {} not absent create new done!", BASE_CONFIG_PATH.concat("/").concat(dccValue.value()));
                }
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            dccObjGroup.put(BASE_CONFIG_PATH.concat("/").concat(dccValue.value()), bean);
        }
    }
    return bean;
}
  • DCCValueBeanFactory 实现了 BeanPostProcessor 接口的 postProcessAfterInitialization 方法。
  • 在实现中，通过对 bean 对象的解析获取到使用 DCCValue 注解属性，并判断这个属性拼接的地址是否在 Zookeeper 中创建，如果没有则创建。之后保存对象到内存中。
4.2 设置属性

源码：cn.bugstack.xfg.dev.tech.config.DCCValueBeanFactory#DCCValueBeanFactory

curatorCache.listenable().addListener((type, oldData, data) -> {
    switch (type) {
        case NODE_CHANGED:
            String dccValuePath = data.getPath();
            Object objBean = dccObjGroup.get(dccValuePath);
            try {
                // 1. getDeclaredField 方法用于获取指定类中声明的所有字段，包括私有字段、受保护字段和公共字段。
                // 2. getField 方法用于获取指定类中的公共字段，即只能获取到公共访问修饰符（public）的字段。
                Field field = objBean.getClass().getDeclaredField(dccValuePath.substring(dccValuePath.lastIndexOf("/") + 1));
                field.setAccessible(true);
                field.set(objBean, new String(data.getData()));
                field.setAccessible(false);
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            break;
        default:
            break;
    }
});
  • 基于 Zookeeper 对节点的监听，只要这个节点上有值发生变化。就可以立刻检测到对应的路径信息和值信息。
  • 那么拿到这个值信息，就可以把值写入到对应的属性上了。如类.A = Zookeeper 获取到的值

五、功能使用

源码：cn.bugstack.xfg.dev.tech.trigger.http.ConfigController

@RestController
public class ConfigController {

    @DCCValue("downgradeSwitch")
    private String downgradeSwitch;

    @DCCValue("userWhiteList")
    private String userWhiteList;

    @Resource
    private CuratorFramework curatorFramework;

    /**
     * curl http://localhost:8091/getConfig/downgradeSwitch
     */
    @RequestMapping("/getConfig/downgradeSwitch")
    public String getConfigDowngradeSwitch() {
        return downgradeSwitch;
    }

    /**
     * curl http://localhost:8091/getConfig/userWhiteList
     */
    @RequestMapping("/getConfig/userWhiteList")
    public String getConfigUserWhiteList() {
        return userWhiteList;
    }

    /**
     * curl -X GET "http://localhost:8091/setConfig?downgradeSwitch=false&userWhiteList=xfg,user2,user3"
     */
    @GetMapping("/setConfig")
    public void setConfig(Boolean downgradeSwitch, String userWhiteList) throws Exception {
        curatorFramework.setData().forPath("/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch", (downgradeSwitch ? "开" : "关").getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        curatorFramework.setData().forPath("/xfg-dev-tech/config/userWhiteList", userWhiteList.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    }
    
}

这里的核心验证就是让 downgradeSwitch、userWhiteList 这2个属性值可以动态变化；

  1. 在两个属性上添加注解后，就会被扫描和管理。
  2. 获取值方法：http://localhost:8091/getConfig/downgradeSwitch、http://localhost:8091/getConfig/userWhiteList
  3. 设置值方法：http://localhost:8091/setConfig?downgradeSwitch=false&userWhiteList=xfg,user2,user3 - 这里的设置值操作不非得在这里，可以是一个单独的控制后台来操作。这里的方式主要是演示作用

你可以按照如图的操作顺序，进行验证属性值的变化。

六、其他测试

@Slf4j
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class ApiTest {

    @Resource
    private CuratorFramework curatorFramework;

    @Test
    public void test_all() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch";
        String data = "0";
        curatorFramework.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path, data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            curatorFramework.setData().forPath(path, String.valueOf(i).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        }
    }

    /**
     * 创建永久节点
     */
    @Test
    public void createNode() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch/test/a";
        String data = "0";
        if (null == curatorFramework.checkExists().forPath(path)) {
            curatorFramework.create().creatingParentsIfNeeded().forPath(path);
        }
    }

    /**
     * 创建临时节点
     */
    @Test
    public void createEphemeralNode() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/epnode";
        String data = "0";
        curatorFramework.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path, data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    }

    /**
     * 创建临时有序节点
     */
    @Test
    public void crateEphemeralSequentialNode() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/epsnode";
        String data = "0";
        curatorFramework.create()
                .withMode(CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL)
                .forPath(path, data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    }

    /**
     * 往节点种设置数据
     */
    @Test
    public void setData() throws Exception {
        curatorFramework.setData().forPath("/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch", "111".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        curatorFramework.setData().forPath("/xfg-dev-tech/config/userWhiteList", "222".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    }

    @Test
    public void getData() throws Exception {
        String downgradeSwitch = new String(curatorFramework.getData().forPath("/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch"), StandardCharsets.UTF_8);
        log.info("测试结果: {}", downgradeSwitch);
        String userWhiteList = new String(curatorFramework.getData().forPath("/xfg-dev-tech/config/userWhiteList"), StandardCharsets.UTF_8);
        log.info("测试结果: {}", userWhiteList);
    }

    /**
     * 异步修改数据
     */
    @Test
    public void setDataAsync() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch";
        String data = "0";
        CuratorListener listener = (client, event) -> {
            Stat stat = event.getStat();
            log.info("stat=" + JSON.toJSONString(stat));
            CuratorEventType eventType = event.getType();
            log.info("eventType=" + eventType.name());
        };
        curatorFramework.getCuratorListenable().addListener(listener);
        curatorFramework.setData().inBackground().forPath(path, data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    }


    /**
     * 删除节点
     */
    @Test
    public void deleteData() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch";
        curatorFramework.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath(path);
    }

    /**
     * 安全删除节点
     */
    @Test
    public void guaranteedDeleteData() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch";
        curatorFramework.delete().guaranteed().forPath(path);
    }

    /**
     * 获取子节点下的全部子节点路径集合
     */
    @Test
    public void watchedGetChildren() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech";
        List<String> children = curatorFramework.getChildren().watched().forPath(path);
        log.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(children));
    }


    /**
     * 获取节点数据
     */
    @Test
    public void getDataByPath() throws Exception {
        String path = "/xfg-dev-tech/config/downgradeSwitch";
        String fullClassName = "";
        String jsonStr = new String(curatorFramework.getData().forPath(path), StandardCharsets.UTF_8);
        Class clazz = Class.forName(fullClassName);
        log.info("测试结果：{}", JSON.parseObject(jsonStr, clazz));
    }

}
  • 这些功能也都可以测试验证，也是平常用的较多的东西。

七、其他资料

  • Zookeeper Web UI：https://zoonavigator.elkozmon.com/en/latest/
  • 官网文档：https://zookeeper.apache.org/doc/r3.5.0-alpha/zookeeperAdmin.html

- END -

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