什么是ZooKeeper？

前言

只有光头才能变强。

文本已收录至个人GitHub仓库，欢迎Star：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y

上次写了一篇 什么是消息队列？之后，原本想入门一下Kafka的(装一下环境、看看Kafka一些概念啥的)。后来发现Kafka用到了ZooKeeper，而我又对ZooKeeper不了解，因此想先来学学什么是ZooKeeper，再去看看什么是Kafka。

ZooKeeper相信你们已经听过这个词了，不知道你们对他了解多少呢？我第一次听到ZooKeeper的时候是在学Eureka的时候（外行人都能看懂的SpringCloud，错过了血亏！），一样ZooKeeper也能够做为注册中心。

后面听到ZooKeeper的时候，是由于ZooKeeper能够做为分布式锁的一种实现。

直至在了解Kafka的时候，发现Kafka也须要依赖ZooKeeper。Kafka使用ZooKeeper管理本身的元数据配置。

这篇文章来写写我学习ZooKeeper的笔记，若是有错的地方但愿你们能够在评论区指出。

1、什么是ZooKeeper

从上面咱们也能够发现，好像哪都有ZooKeeper的身影，那什么是ZooKeeper呢？咱们先去官网看看介绍：

官网还有另外一段话：

ZooKeeper: A Distributed Coordination Service for Distributed Applications

相比于官网的介绍，我其实更喜欢Wiki中对ZooKeeper的介绍：

(留下不懂英语的泪水)

我简单归纳一下：

• ZooKeeper主要服务于分布式系统，能够用ZooKeeper来作：统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。
• 使用分布式系统就没法避免对节点管理的问题(须要实时感知节点的状态、对节点进行统一管理等等)，而因为这些问题处理起来可能相对麻烦和提升了系统的复杂性，ZooKeeper做为一个可以通用解决这些问题的中间件就应运而生了。

2、为何ZooKeeper能干这么多？

从上面咱们能够知道，能够用ZooKeeper来作：统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。

• 这里咱们先无论统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理每一个具体的含义(后面会讲)

那为何ZooKeeper能够干那么多事？来看看ZooKeeper到底是何方神物，在Wiki中其实也有提到：

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

ZooKeeper的数据结构，跟Unix文件系统很是相似，能够看作是一颗树，每一个节点叫作ZNode。每个节点能够经过路径来标识，结构图以下：

那ZooKeeper这颗"树"有什么特色呢？？ZooKeeper的节点咱们称之为Znode，Znode分为两种类型：

• 短暂/临时(Ephemeral)：当客户端和服务端断开链接后，所建立的Znode(节点)会自动删除
• 持久(Persistent)：当客户端和服务端断开链接后，所建立的Znode(节点)不会删除

ZooKeeper和Redis同样，也是C/S结构(分红客户端和服务端)

2.1 监听器

在上面咱们已经简单知道了ZooKeeper的数据结构了，ZooKeeper还配合了监听器才可以作那么多事的。

常见的监听场景有如下两项：

• 监听Znode节点的数据变化
• 监听子节点的增减变化

没错，经过监听+Znode节点(持久/短暂[临时])，ZooKeeper就能够玩出这么多花样了。

3、ZooKeeper是怎么作到的？

下面咱们来看看用ZooKeeper怎么来作：统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。

3.1 统一配置管理

好比咱们如今有三个系统A、B、C，他们有三份配置，分别是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml，而后，这三份配置又很是相似，不少的配置项几乎都同样。

• 此时，若是咱们要改变其中一份配置项的信息，极可能其余两份都要改。而且，改变了配置项的信息极可能就要重启系统

因而，咱们但愿把ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml相同的配置项抽取出来成一份公用的配置common.yml，而且即使common.yml改了，也不须要系统A、B、C重启。

作法：咱们能够将common.yml这份配置放在ZooKeeper的Znode节点中，系统A、B、C监听着这个Znode节点有无变动，若是变动了，及时响应。

参考资料：

• 基于zookeeper实现统一配置管理

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

3.2 统一命名服务

统一命名服务的理解其实跟域名同样，是咱们为这某一部分的资源给它取一个名字，别人经过这个名字就能够拿到对应的资源。

好比说，如今我有一个域名www.java3y.com，但我这个域名下有多台机器：

• 192.168.1.1
• 192.168.1.2
• 192.168.1.3
• 192.168.1.4

别人访问www.java3y.com便可访问到个人机器，而不是经过IP去访问。

3.3 分布式锁

锁的概念在这我就不说了，若是对锁概念还不太了解的同窗，可参考下面的文章

• Java锁？分布式锁？乐观锁？行锁？

咱们可使用ZooKeeper来实现分布式锁，那是怎么作的呢？？下面来看看：

系统A、B、C都去访问/locks节点

访问的时候会建立带顺序号的临时/短暂(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)节点，好比，系统A建立了id_000000节点，系统B建立了id_000002节点，系统C建立了id_000001节点。

接着，拿到/locks节点下的全部子节点(id_000000,id_000001,id_000002)，判断本身建立的是否是最小的那个节点

• 若是是，则拿到锁。

  • 释放锁：执行完操做后，把建立的节点给删掉
• 若是不是，则监听比本身要小1的节点变化

举个例子：

• 系统A拿到/locks节点下的全部子节点，通过比较，发现本身(id_000000)，是全部子节点最小的。因此获得锁
• 系统B拿到/locks节点下的全部子节点，通过比较，发现本身(id_000002)，不是全部子节点最小的。因此监听比本身小1的节点id_000001的状态
• 系统C拿到/locks节点下的全部子节点，通过比较，发现本身(id_000001)，不是全部子节点最小的。因此监听比本身小1的节点id_000000的状态
• …...
• 等到系统A执行完操做之后，将本身建立的节点删除(id_000000)。经过监听，系统C发现id_000000节点已经删除了，发现本身已是最小的节点了，因而顺利拿到锁
• ….系统B如上

3.4集群状态

通过上面几个例子，我相信你们也很容易想到ZooKeeper是怎么"感知"节点的动态新增或者删除的了。

仍是以咱们三个系统A、B、C为例，在ZooKeeper中建立临时节点便可：

只要系统A挂了，那/groupMember/A这个节点就会删除，经过监听groupMember下的子节点，系统B和C就可以感知到系统A已经挂了。(新增也是同理)

除了可以感知节点的上下线变化，ZooKeeper还能够实现动态选举Master的功能。(若是集群是主从架构模式下)

原理也很简单，若是想要实现动态选举Master的功能，Znode节点的类型是带顺序号的临时节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)就行了。

• Zookeeper会每次选举最小编号的做为Master，若是Master挂了，天然对应的Znode节点就会删除。而后让新的最小编号做为Master，这样就能够实现动态选举的功能了。

最后

这篇文章主要讲解了ZooKeeper的入门相关的知识，ZooKeeper经过Znode的节点类型+监听机制就实现那么多好用的功能了！

固然了，ZooKeeper要考虑的事没那么简单的，后面有机会深刻的话，我还会继续分享，但愿这篇文章对你们有所帮助~

参考资料：

• 分布式服务框架 Zookeeper

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

• ZooKeeper初识整理(老酒装新瓶)

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

• ZooKeeper

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

• ZooKeeper 的应用场景

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

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