Java API 개발에서 분산 조정을 위해 ZooKeeper 사용

컴퓨터 시스템 성능이 지속적으로 향상되고 하드웨어 비용이 지속적으로 절감됨에 따라 현대 컴퓨팅 분야에서 분산 시스템이 점점 더 중요해지고 있습니다. 이와 함께 분산 컴퓨팅에 대한 수요가 지속적으로 확대되고 있으며, 분산 시스템에 대한 조정 및 관리 솔루션이 점점 더 중요해지고 있습니다.

분산 조정을 달성하기 위한 많은 솔루션이 있으며 ZooKeeper는 인기 있는 솔루션 중 하나입니다. ZooKeeper는 Apache Hadoop 프로젝트의 하위 프로젝트 중 하나이며 안정적인 분산 조정 서비스를 제공하여 애플리케이션 개발자가 분산 시스템을 더 쉽게 구현할 수 있도록 해줍니다.

Java API 개발에서 분산 조정을 위해 ZooKeeper를 사용하는 것은 뜨거운 주제가 되었습니다. 이 기사에서는 ZooKeeper의 몇 가지 기본 개념을 살펴보고 Java에서 분산 조정을 위해 ZooKeeper를 사용하는 방법을 보여주는 실제 예제를 제공합니다.

ZooKeeper 소개

ZooKeeper는 분산 애플리케이션을 조정하도록 설계된 분산 서비스입니다. ZooKeeper의 주요 목표는 개발자가 애플리케이션 작성에 집중할 수 있도록 비교적 간단한 조정 서비스를 제공하는 것입니다.

ZooKeeper에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

• ZooKeeper는 고가용성을 제공하기 위해 여러 노드를 통해 배포할 수 있는 분산 서비스입니다.
• ZooKeeper는 하나의 마스터 노드와 여러 개의 슬레이브 노드를 갖춘 아키텍처로 설계되었습니다. 이 구조에서 마스터 노드는 슬레이브 노드를 조정 및 관리하고 데이터가 안전하게 저장되도록 하는 역할을 담당합니다.
• ZooKeeper는 "ZooKeeper Temporary Ordered Nodes"를 사용하여 노드의 상태와 변경 사항을 추적합니다. 이러한 노드는 작성자와 ZooKeeper 서비스 간에 일회성 연결을 설정하는 특별한 유형의 노드입니다. 연결이 끊어지면 노드가 삭제되므로 노드 상태가 적시에 업데이트됩니다.
• ZooKeeper는 버전 관리 기능을 사용하여 데이터의 일관성과 무결성을 관리할 수 있습니다. 버전 제어를 사용할 때 ZooKeeper는 각 노드의 버전 번호를 증가시킵니다.

ZooKeeper의 기본 작업

분산 조정을 위해 ZooKeeper를 사용할 때 가장 일반적으로 사용되는 작업은 노드 생성, 노드 읽기, 노드 상태 모니터링입니다.

노드 생성

노드를 생성하려면 노드 경로와 노드 데이터를 제공해야 합니다. 노드는 ZooKeeper 서비스에 하위 디렉터리로 추가됩니다. 생성된 노드가 임시 노드인 경우 노드를 생성한 클라이언트와 ZooKeeper 서비스 간의 연결이 유효한 경우에만 액세스할 수 있습니다.

다음은 ZooKeeper API를 사용하여 노드를 생성하기 위한 샘플 코드입니다.

ZooKeeper zk = new ZooKeeper("localhost:2181", 3000, null);
String nodePath = "/testNode";
byte[] data = "nodeData".getBytes();
CreateMode createMode = CreateMode.EPHEMERAL;
zk.create(nodePath, data, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, createMode);

노드 읽기

ZooKeeper API를 사용하여 노드의 내용을 읽고 가져올 수 있습니다. 다음은 Java API를 사용하여 노드를 읽는 샘플 코드입니다.

ZooKeeper zk = new ZooKeeper("localhost:2181", 3000, null);
String nodePath = "/testNode";
byte[] data = zk.getData(nodePath, false, null);

Monitoring 노드

Monitoring 노드를 사용하면 클라이언트에 노드 변경 사항을 알리고 노드 상태를 업데이트할 수 있습니다. 다음은 ZooKeeper API를 사용하여 노드를 모니터링하기 위한 샘플 코드입니다.

ZooKeeper zk = new ZooKeeper("localhost:2181", 3000, null);
String nodePath = "/testNode";
Watcher watcher = new Watcher() {
   public void process(WatchedEvent event) {
      // do something
   }
};
byte[] data = zk.getData(nodePath, watcher, null);

ZooKeeper를 사용한 분산 조정의 예

다음 예에서는 ZooKeeper API를 사용하여 간단한 A 리더 선택 프로토콜을 구현하는 간단한 분산 애플리케이션을 구현합니다. 여러 프로세스가 리더가 되기 위해 경쟁하게 됩니다. 이 경우 ZooKeeper 임시 노드를 사용하여 리더 선택 기능을 구현합니다.

샘플 코드는 다음과 같습니다.

import java.util.List;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.KeeperException.NodeExistsException;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
 
public class LeaderElection implements Watcher {
    
   String znode = "/leader_election";    

   ZooKeeper zk;
   String serverId = Integer.toHexString((int)(Math.random() * 1000000));
    
   boolean isLeader = false;
    
   public void start() throws Exception{
       
      String serverPath = znode + "/" + serverId;
 
      zk = new ZooKeeper("localhost:2181", 3000, this); 

      while(zk.getState() == ZooKeeper.States.CONNECTING){
         
         Thread.sleep(500); 

      }
       
      while(true){
          
        try{
        
            // create the node with EPHEMERAL and SEQUENTIAL flags
            
            zk.create(serverPath, null, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
              CreateMode.EPHEMERAL);
          
            isLeader = true; 

            doLeaderAction();
            break;

         } catch (NodeExistsException e){
                
            isLeader = false;
            break; 

         } catch (InterruptedException e) {
             
             throw e;
             
         } catch (Exception e) {
             
             throw new RuntimeException(e); 
             
         }
      }
   }
    
   public void stop() throws Exception{
       
      zk.close(); 
       
   }
   
   void doLeaderAction() throws Exception {
       
      System.out.println("Becoming leader: " + serverId);
       
      try {            
               
         Thread.sleep(6000);
               
      } catch (InterruptedException e) {

         System.err.println("Interrupted while " +
               "sleeping during leadership.");
         
         Thread.currentThread().interrupt();
      } finally {

         try {               
            System.out.println("Ending leader: " + serverId);
         } catch (Exception e) {
            System.err.println("Error ending leadership."); 
         }
      }
   }
    
   public void process(WatchedEvent e){
       
      System.out.println(e.toString() + ", " + serverId);
      try {
        electLeader();
      } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
      }   
   }
    
   void electLeader() throws Exception {
       
      Stat predecessorStat = null;
      String predecessor = null;
      
      List<String> children = zk.getChildren(znode, false); //(watcher not needed for this operation)
      
      int currentId = Integer.parseInt(serverId, 16); 
       
      for(String child : children){
          
        int childId = Integer.parseInt(child, 16);
        
        if(childId < currentId) {
            
            if(predecessorStat == null){
                
                predecessor = child; 
                predecessorStat = zk.exists(znode + "/" + child, true); 

            } else {
                
                Stat stat = zk.exists(znode + "/" + child, true);
              
                if(stat.getMzxid() < predecessorStat.getMzxid()){
                    
                    predecessor = child; 
                    predecessorStat = stat; 
                }               
            }
        }

      }
       
      if(predecessor == null){
           
        System.out.println("No active group members, " + serverId + " as leader.");
        //...provisional leader code here
           
      } else{ // watch the predecessor node waiting for it to go
                // ...down or to receive a message that it is was elected leader too.        
        System.out.println("Watching group member with higher ID: " + predecessor);
      }         
   }
   
   public static void main(String[] args) throws Exception {
          
      LeaderElection election = new LeaderElection();
      
      election.start();
       
   }
}

위 샘플 코드에서는 먼저 리더 선택에 참여하는 모든 프로세스의 참여 상태를 유지하는 znode 하위 디렉터리를 만듭니다. 다음으로, 주어진 행위자를 나타내는 임시로 정렬된 ZooKeeper 노드를 생성합니다. 앞서 언급했듯이 ZooKeeper는 클라이언트와 Zk 값 사이에 일회성 연결을 설정합니다. 이 임시 노드를 생성한 후 클라이언트 연결이 끊어지면 노드가 삭제됩니다. 따라서 프로세스가 노드를 설정할 때 동일한 노드 이름을 가진 노드가 이미 존재한다는 것을 발견하면 해당 프로세스는 리더가 되지 않습니다.

클라이언트가 임시 노드를 성공적으로 생성하면 클라이언트가 리더가 됩니다. 여기에서 리더가 수행할 작업을 나타내는 doLeaderAction() 메서드를 호출할 수 있습니다. 이 예에서 리더는 간단한 6초 작업을 수행합니다.

클라이언트 연결이 끊어지거나 오류가 발생하는 경우 프로세스는 기존 디렉터리 아래의 노드를 확인하여 어느 노드가 새 리더가 될지 결정합니다.

결론

분산 조정 및 관리는 현대 컴퓨팅 분야에서 가장 중요한 이슈 중 하나이며, 분산 시스템의 적용이 점점 더 대중화되고 있습니다. ZooKeeper는 개발자가 분산 시스템을 보다 쉽게 ​​구현할 수 있게 해주는 인기 있는 솔루션입니다. Java API 개발에서 분산 조정을 위해 ZooKeeper를 사용하는 주요 작업에는 노드 생성, 노드 읽기, 노드 상태 모니터링이 포함됩니다. 이 기사의 샘플 코드를 통해 ZooKeeper를 사용하여 Java에서 리더 선택 프로토콜 및 기타 분산 조정 체계를 구현하는 방법을 확인할 수 있습니다.

위 내용은 Java API 개발에서 분산 조정을 위해 ZooKeeper 사용의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!