Zookeeper概述图文详解

什么是Zookeeper？

Zookeeper是一种开放源代码的分布式协同服务，其主要功能是维护同时多达数百个进程间的协同动作。

Zookeeper提供以下功能：

• 配置管理：save/update
• 命名服务：节点注册与查找
• 分布式锁

故而通常Zookeeper被作为实现其它分布式服务的基础服务，例如Hadoop、HBase等等。

Zookeeper的特点

• 高可用性
• 时效性——最终一致性
• 高性能——低延迟
• 可扩展性

Zookeeper的架构

Zookeeper的核心架构包括了两部分：

• Leader
• Follower

客户端可以去连接任何一个Zookeeper节点，它们都可以服务于客户端。但在有些场合，而我们希望只连接主节点，所以可以客户端只连接Leader节点，Leader节点负责同步所有的事务日志以确保所有节点的状态都是一致的。

Zookeeper的操作流程

当客户端通过Zookeeper API进行数据读取，以下是操作的流程说明：

1. Client向Zookeeper Cluster中的某一节点发送请求。
2. 接收请求的节点将请求转发给Leader。
3. Leader接收到请求后进行具体处理。
4. 处理结果由Leader同步给所有Follower，此过程中会形成一个快照文件，以便节点崩溃后进行恢复。
5. Follower确认结果同步完成后通知Leader，告知合并最新的投票记录，投票记录包括了事务编号和节点的唯一标识(client_id)，确保所有的记录都是有序的。
6. Client收到操作成功的消息。

Zookeeper的使用场景示例

示例1：分布式锁

多个进程竞争一个临界资源，可使用分布式锁控制对该资源的访问。使用Zookeeper实现分布式锁的方法如下：

1. 程序启动时调用create()创建一个持久化节点“/locks”，作为锁父节点。
2. 进程请求锁时，在锁父节点下创建一个序列化节点，例如“/locks/lock-000000001”，保证锁的唯一性。
3. 客户端调用getChildren()获取锁父节点下的所有子节点，并根据规则取得最小序列节点的数据。
4. 判断该节点是否为“/locks/lock-000000001”，如果是则获取到锁；否则监听比该节点小的前面一个节点。
5. 前一个节点释放锁后，当前节点收到通知，获取锁。

示例2：注册中心

在服务端集群中，若服务提供者的地址和端口或服务消费者的地址和端口发生改变，所有服务提供者和消费者都需要维护各种各样的服务列表。当服务集群规模比较大时，这种人工维护的方式难于管理，可使用Zookeeper实现服务注册和发现的方法如下：

1. 服务端启动后使用create()创建一个持久化节点“/services”，作为所有服务的父节点。
2. 每个服务在启动后使用create()在“/services”下创建一个临时节点，例如“/services/service-1”，作为服务本身的节点，保证节点的随机性，并设置节点数据为该服务的地址+
   端口。
3. 服务消费者启动后使用getChildren()获取“/services”下的所有服务子节点，从中取出服务提供者的地址和端口，从而实现消费者对服务提供者的自动发现。

结论

Zookeeper作为分布式应用组件，可以实现分布式锁、注册中心、命名服务等一系列分布式协同功能，具有高可用性、时效性、高性能和可扩展性等特点。其核心架构包括了Leader和Follower；当客户端通过Zookeeper API进行数据读取时，流程包括了Client请求、节点转发、Leader处理、Follower同步、Client收到消息。Zookeeper的使用场景非常广泛，例如分布式锁和注册中心等。