什麼是ZooKeeper？

前言

只有光頭才能變強。

文本已收錄至個人GitHub倉庫，歡迎Star：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y

上次寫了一篇 什麼是消息隊列？之後，原本想入門一下Kafka的(裝一下環境、看看Kafka一些概念啥的)。後來發現Kafka用到了ZooKeeper，而我又對ZooKeeper不瞭解，因此想先來學學什麼是ZooKeeper，再去看看什麼是Kafka。

ZooKeeper相信你們已經聽過這個詞了，不知道你們對他了解多少呢？我第一次聽到ZooKeeper的時候是在學Eureka的時候（外行人都能看懂的SpringCloud，錯過了血虧！），一樣ZooKeeper也能夠做爲註冊中心。

後面聽到ZooKeeper的時候，是由於ZooKeeper能夠做爲分佈式鎖的一種實現。

直至在瞭解Kafka的時候，發現Kafka也須要依賴ZooKeeper。Kafka使用ZooKeeper管理本身的元數據配置。

這篇文章來寫寫我學習ZooKeeper的筆記，若是有錯的地方但願你們能夠在評論區指出。

1、什麼是ZooKeeper

從上面咱們也能夠發現，好像哪都有ZooKeeper的身影，那什麼是ZooKeeper呢？咱們先去官網看看介紹：

官網還有另外一段話：

ZooKeeper: A Distributed Coordination Service for Distributed Applications

相比於官網的介紹，我其實更喜歡Wiki中對ZooKeeper的介紹：

(留下不懂英語的淚水)

我簡單歸納一下：

• ZooKeeper主要服務於分佈式系統，能夠用ZooKeeper來作：統一配置管理、統一命名服務、分佈式鎖、集羣管理。
• 使用分佈式系統就沒法避免對節點管理的問題(須要實時感知節點的狀態、對節點進行統一管理等等)，而因爲這些問題處理起來可能相對麻煩和提升了系統的複雜性，ZooKeeper做爲一個可以通用解決這些問題的中間件就應運而生了。

2、爲何ZooKeeper能幹這麼多？

從上面咱們能夠知道，能夠用ZooKeeper來作：統一配置管理、統一命名服務、分佈式鎖、集羣管理。

• 這裏咱們先無論統一配置管理、統一命名服務、分佈式鎖、集羣管理每一個具體的含義(後面會講)

那爲何ZooKeeper能夠幹那麼多事？來看看ZooKeeper到底是何方神物，在Wiki中其實也有提到：

ZooKeeper nodes store their data in a hierarchical name space, much like a file system or a tree) data structure

ZooKeeper的數據結構，跟Unix文件系統很是相似，能夠看作是一顆樹，每一個節點叫作ZNode。每個節點能夠經過路徑來標識，結構圖以下：

那ZooKeeper這顆"樹"有什麼特色呢？？ZooKeeper的節點咱們稱之爲Znode，Znode分爲兩種類型：

• 短暫/臨時(Ephemeral)：當客戶端和服務端斷開鏈接後，所建立的Znode(節點)會自動刪除
• 持久(Persistent)：當客戶端和服務端斷開鏈接後，所建立的Znode(節點)不會刪除

ZooKeeper和Redis同樣，也是C/S結構(分紅客戶端和服務端)

2.1 監聽器

在上面咱們已經簡單知道了ZooKeeper的數據結構了，ZooKeeper還配合了監聽器纔可以作那麼多事的。

常見的監聽場景有如下兩項：

• 監聽Znode節點的數據變化
• 監聽子節點的增減變化

沒錯，經過監聽+Znode節點(持久/短暫[臨時])，ZooKeeper就能夠玩出這麼多花樣了。

3、ZooKeeper是怎麼作到的？

下面咱們來看看用ZooKeeper怎麼來作：統一配置管理、統一命名服務、分佈式鎖、集羣管理。

3.1 統一配置管理

好比咱們如今有三個系統A、B、C，他們有三份配置，分別是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml，而後，這三份配置又很是相似，不少的配置項幾乎都同樣。

• 此時，若是咱們要改變其中一份配置項的信息，極可能其餘兩份都要改。而且，改變了配置項的信息極可能就要重啓系統

因而，咱們但願把ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml相同的配置項抽取出來成一份公用的配置common.yml，而且即使common.yml改了，也不須要系統A、B、C重啓。

作法：咱們能夠將common.yml這份配置放在ZooKeeper的Znode節點中，系統A、B、C監聽着這個Znode節點有無變動，若是變動了，及時響應。

參考資料：

• 基於zookeeper實現統一配置管理

  • http://www.javashuo.com/article/p-dcsfitck-ma.html

3.2 統一命名服務

統一命名服務的理解其實跟域名同樣，是咱們爲這某一部分的資源給它取一個名字，別人經過這個名字就能夠拿到對應的資源。

好比說，如今我有一個域名www.java3y.com，但我這個域名下有多臺機器：

• 192.168.1.1
• 192.168.1.2
• 192.168.1.3
• 192.168.1.4

別人訪問www.java3y.com便可訪問到個人機器，而不是經過IP去訪問。

3.3 分佈式鎖

鎖的概念在這我就不說了，若是對鎖概念還不太瞭解的同窗，可參考下面的文章

• Java鎖？分佈式鎖？樂觀鎖？行鎖？

咱們可使用ZooKeeper來實現分佈式鎖，那是怎麼作的呢？？下面來看看：

系統A、B、C都去訪問/locks節點

訪問的時候會建立帶順序號的臨時/短暫(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)節點，好比，系統A建立了id_000000節點，系統B建立了id_000002節點，系統C建立了id_000001節點。

接着，拿到/locks節點下的全部子節點(id_000000,id_000001,id_000002)，判斷本身建立的是否是最小的那個節點

• 若是是，則拿到鎖。

  • 釋放鎖：執行完操做後，把建立的節點給刪掉
• 若是不是，則監聽比本身要小1的節點變化

舉個例子：

• 系統A拿到/locks節點下的全部子節點，通過比較，發現本身(id_000000)，是全部子節點最小的。因此獲得鎖
• 系統B拿到/locks節點下的全部子節點，通過比較，發現本身(id_000002)，不是全部子節點最小的。因此監聽比本身小1的節點id_000001的狀態
• 系統C拿到/locks節點下的全部子節點，通過比較，發現本身(id_000001)，不是全部子節點最小的。因此監聽比本身小1的節點id_000000的狀態
• …...
• 等到系統A執行完操做之後，將本身建立的節點刪除(id_000000)。經過監聽，系統C發現id_000000節點已經刪除了，發現本身已是最小的節點了，因而順利拿到鎖
• ….系統B如上

3.4集羣狀態

通過上面幾個例子，我相信你們也很容易想到ZooKeeper是怎麼"感知"節點的動態新增或者刪除的了。

仍是以咱們三個系統A、B、C爲例，在ZooKeeper中建立臨時節點便可：

只要系統A掛了，那/groupMember/A這個節點就會刪除，經過監聽groupMember下的子節點，系統B和C就可以感知到系統A已經掛了。(新增也是同理)

除了可以感知節點的上下線變化，ZooKeeper還能夠實現動態選舉Master的功能。(若是集羣是主從架構模式下)

原理也很簡單，若是想要實現動態選舉Master的功能，Znode節點的類型是帶順序號的臨時節點(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)就行了。

• Zookeeper會每次選舉最小編號的做爲Master，若是Master掛了，天然對應的Znode節點就會刪除。而後讓新的最小編號做爲Master，這樣就能夠實現動態選舉的功能了。

最後

這篇文章主要講解了ZooKeeper的入門相關的知識，ZooKeeper經過Znode的節點類型+監聽機制就實現那麼多好用的功能了！

固然了，ZooKeeper要考慮的事沒那麼簡單的，後面有機會深刻的話，我還會繼續分享，但願這篇文章對你們有所幫助~

參考資料：

• 分佈式服務框架 Zookeeper

  • https://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-zookeeper/index.html

• ZooKeeper初識整理(老酒裝新瓶)

  • https://lxkaka.wang/2017/12/21/zookeeper/

• ZooKeeper

  • http://www.javashuo.com/article/p-vzqeusfo-bd.html

• ZooKeeper 的應用場景

  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/59669985

樂於輸出 乾貨的Java技術公衆號：Java3y。公衆號內有200多篇 原創技術文章、海量視頻資源、精美腦圖，不妨來 關注一下！

以爲個人文章寫得不錯，不妨點一下贊！