ZooKeeper 进阶：基本介绍

zppkeeper是什么

zookeeper是一个高性能、开源的分布式应用协调服务，它提供了简单原始的功能，分布式应用可以基于它实现更高级的服务，比如实现同步(分布式锁)、配置管理、集群管理。它被设计为易于编程，使用文件系统目录树作为数据模型。服务端使用Java语言编写，并且提供了Java和C语言的客户端。

note:分布式的意味着由多台计算机构成的集群，每台计算机之间通过网络通信，这些计算机协调完成共同的目标，对外看来这些机器就是一个整体；协调的意思是多个节点一起完成某一个动作

zookeeper数据模型

如下图所示，zookeeper数据模型是一种分层的树形结构：

• 树形结构中每个节点称为Znode;
• 每个Znode都可以有数据(byte[]类型)，也可以有子节点;
• Znode的路径使用斜线分割，例如：/Zoo/Duck，zookeeper中没有相对路径的说法，也即所有节点的路径都要写为绝对路径的方式；
• zookeeper定义了org.apache.zookeeper.data.Stat数据结构来存储数据的变化、ACL(访问权限)的变化和时间戳；
• 当zookeeper中节点的数据发生变化时，版本号会递增；
• 可以对Znode中的数据进行读写操作；

zookeeper典型的应用场景

数据发布/订阅

数据发布/订阅即所谓的配置中心：发布者将数据发布到zk的一个或一系列节点上，订阅者进行数据订阅，可以及时得到数据的变化通知，如下图所示：

应用A将数据发布到zkServer的某个节点(Znode)上，应用B和C会先在zkServer上注册监听该节点的watcher(相当于Listener，基于RPC实现)，一旦该节点有数据变化，B和C上的watcher变化得到通知，继而从zkServer上获取最新的数据

负载均衡

zookeeper实现负载均衡本质上是利用zookeeper的配置管理功能，zookeeper实现负载均衡的步骤为：

1、 服务提供者把自己的域名及IP端口映射注册到zookeeper中；
2、 服务消费者通过域名从zookeeper中获取到对应的IP及端口，这里的IP及端口可能有多个，只是获取其中一个；
3、 当服务提供者宕机时，对应的域名与IP的对应就会减少一个映射；
4、 阿里的dubbo服务框架就是基于zookeeper来实现服务路由和负载；

命名服务

在分布式系统当中，命名服务(name service)也是很重要的应用场景，通过zookeeper也可以实现类似于J2EE中JNDI的效果；分布式环境下，命名服务更多的是资源定位，并不是真正的实体资源，其本质也是到zookeeper的集中配置和管理

分布式协调/通知

例如通过zookeeper的watcher和通知机制实现分布式锁和分布式事物

集群管理

获取当前集群中机器的数量、集群中机器的运行状态、集群中节点的上下线操作、集群节点的统一配置等

此外还可以通过zookeeper实现集群master节点的选举、分布式锁(排他锁、共享锁)、分布式队列等。

zookeeper中的一些基本概念

集群角色

• Leader: 为客户端提供读写服务；
• Follower: 为客户端提供度服务，客户端到Follower的写请求会转交给Leader角色，Follower会参与Leader的选举；
• Observer：为客户端提供度服务，不参与Leader的选举过程，一般是为了增强zookeeper集群的读请求并发能力；

会话(Session)

• session是客户端与zookeeper服务端之间建立的长链接；
• zookeeper在一个会话中进行心跳检测来感知客户端链接的存活；
• zookeeper客户端在一个会话中接收来自服务端的watch事件通知；
• zookeeper可以给会话设置超时时间；

zookeeper的数据节点(ZNode)

• Znode是zookeeper树形结构中的数据节点，用于存储数据；
• Znode分为持久节点和临时节点两种类型：
  • 持久节点：一旦创建，除非主动调用删除操作，否则一直存储在zookeeper上；
  • 临时节点：与客户端回话绑定，一旦客户端失效，这个客户端创建的所有临时节点都会被删除；
• 可以为持久节点或临时节点设置Sequential属性，如果设置该属性则会自动在该节点名称后面追加一个整形数字

zookeeper中的版本

zookeeper中有三种类型的版本：

• Version：代表当前Znode的版本；
• Cversion：代表当前Znode的子节点的版本，子节点发生变化时会增加该版本号的值；
• Aversion：代表当前Znode的ACL(访问控制)的版本，修改节点的访问控制权限时会增加该版本号的值；

zookeeper中的watcher

• watcher监听在Znode节点上；
• 当节点的数据更新或子节点的状态发生变化都会使客户端的watcher得到通知；

zookeeper中的ACL(访问控制)

类似于Linux/Unix下的权限控制，有以下几种访问控制权限：

• CREATE：创建子节点的权限；
• READ：获取节点数据和子节点列表的权限；
• WRITE：更新节点数据的权限；
• DELETE: 删除子节点的权限；
• ADMIN：设置节点ACL的权限；

note: CREATE和DELETE是针对子节点的权限控制

zookeeper的部署模式

zookeeper可以单机部署或集群部署，生产环境下一定要使用集群部署，开发测试可以使用单机部署。当然在单机环境下也可以通过修改端口或使用docker实现集群部署。这里我们只演示单机部署和单机下通过修改端口实现集群部署，docker部署以后有空再研究。