分佈式利器Zookeeper（一）

Zookeeper不管是在實際項目中，仍是在各類分佈式開源項目中都獲得了普遍應用，從本篇博客開始，將爲你們帶來我對Zookeeper的認識。這個系列將會涵蓋Zookeeper的介紹、環境搭建、配置說明、Java操做Zookeeper（原生API方式）、zkclient操做Zookeeper方式、Zookeeper的典型應用場景分析以及Curator框架等。

Hello,Zookeeper

Zookeeper是一個高可用的分佈式管理與協調框架，基於ZAB算法（原子消息廣播協議）實現。ZK可以很好的保證分佈式環境下的數據一致性，這一特性使得ZK是處理分佈式一致性問題的利器！這個利器有哪些特性呢，看看下面你就瞭解了。

可靠性：一旦Zookeeper成功的應用了一個事務，並完成對client的響應，那麼Zookeeper內部集羣的全部服務器的狀態都會是一致的保留下來。

單一視圖：因爲上面可靠性的保證，使得不管client鏈接的是ZK集羣中的哪一個服務器，所看到的數據都是一致的。

順序一致性：從一個client發起的請求，最終會嚴格的按照發起的順序被應用到Zookeeper中去。【實質上，ZK會對每個client的每個請求，進行編號，說白了，就是分配一個全局惟一的遞增編號，這個編號反映了全部事務操做的前後順序。】

實時性：一般意義下的實時性是指一旦事務被成功應用，那麼client會馬上從服務器端獲取到變動後的新數據。ZK僅僅可以保證在必定時間內，client最終必定會能從服務器上獲取到最新的數據。

高可用：在ZK集羣內部，會有一個Leader，多個Follower。一旦Leader掛掉，那麼ZK會經過Paxos算法選舉出新的Leader，只要ZK集羣內部的服務器有一半以上正常工做，那麼ZK就能對外正常提供服務！

簡單的數據結構：相似於Linux文件系統的樹形結構，簡單，實用！（樹形層次空間）

高性能：性能有多高呢，舉個栗子，好比咱們常常經過建立臨時節點來處理分佈式鎖，要知道臨時節點是存儲在內存中的，在讀場景壓力測試下，QPS高達10W+！也就是說ZK在讀場景下，性能很是突出！

初步認識Zookeeper的數據模型

每個節點被稱爲znode，znode能夠有子節點目錄，而且每一個znode能夠存儲數據（特別須要注意的是臨時節點不能夠有子節點）

znode若是是臨時節點，意味着建立這個znode的client一旦與ZK集羣失去聯繫，這個臨時的znode將被自動刪除。（事實上，client與ZK通訊是採用長鏈接方式，並經過心跳的方式保持鏈接，這種狀態就是session，一旦session失效，就是鏈接斷開，臨時節點會被刪除掉）

znode是能夠被監控的，不管是znode自己的數據變化，仍是該znode下的子節點的變化，均可以進行監控，這也是ZK的核心特性。（不少應用場景就是基於這個特性，後續進行詳細介紹）

初步認識Zookeeper的角色組成

這裏，咱們先了解下ZK Server的身份特性：

Leader：負責客戶端的write類型的請求

Follower：負責客戶端的read類型請求，並能夠參與Leader的選舉

watcher：後文介紹。

install Zookeeper

這裏以zookeeper-3.4.5版本爲例，搭建一個ZK集羣（至少要求3個節點，而且各個ZK SERVER之間系統時間保持一致）。使用的機器列表是：192.168.99.12一、192.168.99.12二、192.168.99.123。

以192.168.99.121爲例進行說明：

配置說明：

tickTime：ZK集羣與客戶端、ZK集羣內部SERVER之間的心跳間隔，默認2S。

initLimit：在客戶端鏈接ZK集羣時，能夠忍受多少個心跳次數。上述的配置代表，若是client初始鏈接ZK集羣，在10*2S=20S內ZK集羣沒有返回鏈接成功，即意味着鏈接失敗。

syncLimit：表示ZK集羣內部Leader和Follower之間請求應答能夠忍受多少個心跳次數。

dataDir：ZK保存數據以及日誌的目錄。

clientPort：ZK集羣對外暴露的接口，即client訪問ZK集羣的端口（2181）。

server.x = IP:port-a:port-b 

X表示是第幾號服務器，從0開始編號，並和dataDir下的myid文件對應。

port-a表示Leader和Follower進行信息通訊的端口（2888）。

port-b表示Follower進行選舉的端口（3888）。

基本的ZK命令

經過zkCli.sh進入客戶端進行操做：

查找ls、建立znode節點create（注意每一個節點都是有值的）、獲取get、設置set。

咱們觀察下下面幾個屬性：

ctime和cZxid是一對，表示建立ZNODE的時間和事件編號；

mtime和mZxid是一對，表示修改ZNODE數據內容的時間和事件編號；（經過set指令會改變這2個屬性，可是該節點的子節點的變化不會影響該節點）

dataVersion：表示ZNODE數據的版本，注意利用JAVA 原生API進行delete ZNODE時，須要提供version才能夠刪除ZNODE。（固然咱們能夠提供-1來跳過版本檢查機制）

dataLength、numChildren都好理解。

另外，注意rmr指令能夠遞歸刪除ZNODE；而delete只能夠刪除指定ZNODE。

ZooInspector工具及IntelliJ IDEA與ZK集成

ZooInspector是一個可運行的JAR，運行後直接鏈接ZK集羣中的任何一個SERVER便可。

OK，到這裏，一切準備工做就準備就緒了~

我們下期來看JAVA操做ZK（基於Zookeeper的原生API）、分佈式鎖探討、Watch特性等~