Zookeeper基本原理與運用場景

Zookeeper基本原理與運用場景一、什麼是Zookeeper？

zookeeper是一個分布式的一緻性協調服務。

換句話說，也可以把zookeeper看成一個小型的分布式檔案系統。但是和FastDFS不同，zookeeper隻适合用來存儲一些小型的資料或者配置資訊。
           

二、Zookeeper的檔案系統

zookeeper底層是一個樹形結構，進行資料的存儲。
           

和Linux、Window等系統不同：

Linux和Window中有檔案和檔案夾的概念。檔案夾下面隻能有檔案，檔案下面不能再有資料。檔案夾本身不存放資料，檔案本身用來進行資料存儲。

Zookeeper中的節點，沒有檔案夾和檔案之分，所有節點都可以進行資料存儲，同時也可以擁有子節點。每個節點稱之為znode
           

znode的分類：

1）臨時節點-ephemeral：臨時節點由某個用戶端建立，如果該用戶端斷開了和zookeeper伺服器的連結，則該臨時節點就會被自動删除。注意：臨時節點不能有子節點。

2）持久性節點-persistent：持久化的節點會永久存在于檔案系統中，除非用戶端顯示的删除該節點。該節點是最常見的節點。

3）臨時順序節點-ephemeral_sequential：和臨時節點擁有相同的特點，唯一的卻别在于該節點名稱會自動維護一個編号。

4）持久性順序節點-persistent_sequential：和持久性節點擁有相同的特點，唯一的卻别在于該節點名稱會自動維護一個編号。
           

檔案系統的操作指令：

ls 路徑：檢視某個路徑下的子節點情況，zk中隻能寫絕對路徑（所有的路徑都必須從/出發）

create [-s] [-e] path data : 建立一個節點，在path路徑的位置。資料為data（資料不能為空，至少要為''）。-s表示順序節點 -e臨時節點

get 路徑：檢視指定路徑對應的節點資料。每個節點都分為：資料部分、描述資訊

set path data：修改指定節點的資料

delete path：删除指定節點資料，如果下面的有子節點需要先删除子節點
           

三、Zookeeper的通知機制（watch）

什麼是通知機制？

    用戶端可以選擇對某個znode進行監聽。當這個znode發生變化時（本身的添加、删除、修改以及子節點的變化），會主動通知監聽了這個znode的用戶端。zookeeper的通知機制有一次性觸發原則，znode發生變化後，一旦通知了用戶端，則斷開用戶端的監聽，如果需要繼續監聽節點的變化，則必須重新發起監聽。
           

exists - 可以監聽到節點建立、節點的内容修改、節點的删除

getData - 可以監聽節點内容修改，節點的删除

getChildren - 可以監聽子節點的添加、删除（子節點内容變化和子節點的子節點的變化不能監聽）
           

四、Zookeeper的運用場景

1）配置檔案統一管理

    在分布式叢集的工程中，通常由很多服務部署在不同的服務上，每個服務都有自己的配置資訊，如果需要修改某個配置，則可能需要對多态伺服器進行配置的修改，是非常不友善的。那麼就可以使用zookeeper幫助我們進行統一的配置檔案管理。
           

在zookeeper上建立一個持久化節點，将所有的配置資訊放入到這個節點中，然後每台伺服器都去監聽這個節點的變化（Watch機制）。如果有新的配置資訊，開發者隻需要上傳到zookeeper的這個節點上（更新節點的配置資料）。每個服務就能收到zookeeper節點的更新通知，然後從節點中讀取新的配置，應用到系統中，完成配置的更新。
           

2）叢集管理

    在某些叢集中，可能需要知道其他叢集伺服器的狀态，比如有新的機器加入叢集，或者有老的機器退出叢集等。這個時候就可以通過zookeeper進行叢集的統一管理。
           

3）分布式鎖

    · 保持獨占
           

· 控制順序

          所有用戶端同時在一個節點的下面建立臨時順序節點。然後隻需要讓編号最小的節點的機器獲得鎖就可以了。

    
           

五、Zookeeper的叢集

叢集的工作原理：
           

zookeeper叢集可能有N台機器，這些機器中一定會存在一個leader，其他的機器就是follower。對于用戶端來說，可以随意連接配接任何一個叢集中伺服器。如果某個用戶端需要對zk進行更改的操作，這些操作指令最終需要送出給leader。leader将指令分發給所有的叢集伺服器。當一半以上的叢集伺服器執行該指令成功，則leader就會通知所有節點進行事務送出，達到資料同步更新的目的。
           

zookeeper叢集的“過半數存活原則”：

    在zookeeper叢集中，當存活的機器數量超過總叢集一半的時候，整個叢集才能正常工作。

    基于過半數存活原則，zookeeper的叢集數量一定是奇數台。
           

為什麼zookeeper需要設計一個過半數存活機制？


           

因為整個叢集中，有可能因為“腦裂“，導緻整個叢集分為2個甚至多個叢集，如果沒有“過半數存活的機制“，那麼整個zookeeper叢集提供的資料将無法再保證資料一緻性。是以為了保證整體資料的強一緻性，zookeeper規定了過半數存活這個原則。

    

    zookeeper叢集的角色：

    leader：上司者

    follower：追随者

    observer：觀察者，觀察者和追随者功能一樣，但是差別在于觀察者不會參與投票環節。