什么是ZooKeeper？

想入門一下Kafka的(裝一下環(huán)境、看看Kafka一些概念啥的)。后來發(fā)現(xiàn)Kafka用到了ZooKeeper，而我又對(duì)ZooKeeper不了解，所以想先來學(xué)學(xué)什么是ZooKeeper，再去看看什么是Kafka。

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ZooKeeper相信大家已經(jīng)聽過這個(gè)詞了，不知道大家對(duì)他了解多少呢？我第一次聽到ZooKeeper的時(shí)候是在學(xué)Eureka的時(shí)候，同樣ZooKeeper也可以作為注冊(cè)中心。

后面聽到ZooKeeper的時(shí)候，是因?yàn)閆ooKeeper可以作為分布式鎖的一種實(shí)現(xiàn)。

直至在了解Kafka的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)Kafka也需要依賴ZooKeeper。Kafka使用ZooKeeper管理自己的元數(shù)據(jù)配置。

這篇文章來寫寫我學(xué)習(xí)ZooKeeper的筆記，如果有錯(cuò)的地方希望大家可以在評(píng)論區(qū)指出。

一、什么是ZooKeeper

從上面我們也可以發(fā)現(xiàn)，好像哪都有ZooKeeper的身影，那什么是ZooKeeper呢？我們先去官網(wǎng)看看介紹：

官網(wǎng)還有另一段話：

ZooKeeper:?A?Distributed?Coordination?Service?for?Distributed?Applications

相比于官網(wǎng)的介紹，我其實(shí)更喜歡Wiki中對(duì)ZooKeeper的介紹：

(留下不懂英語的淚水)

我簡(jiǎn)單概括一下：

• ZooKeeper主要服務(wù)于分布式系統(tǒng)，可以用ZooKeeper來做：統(tǒng)一配置管理、統(tǒng)一命名服務(wù)、分布式鎖、集群管理。

• 使用分布式系統(tǒng)就無法避免對(duì)節(jié)點(diǎn)管理的問題(需要實(shí)時(shí)感知節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理等等)，而由于這些問題處理起來可能相對(duì)麻煩和提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，ZooKeeper作為一個(gè)能夠通用解決這些問題的中間件就應(yīng)運(yùn)而生了。

二、為什么ZooKeeper能干這么多？

從上面我們可以知道，可以用ZooKeeper來做：統(tǒng)一配置管理、統(tǒng)一命名服務(wù)、分布式鎖、集群管理。

• 這里我們先不管統(tǒng)一配置管理、統(tǒng)一命名服務(wù)、分布式鎖、集群管理每個(gè)具體的含義(后面會(huì)講)

那為什么ZooKeeper可以干那么多事？來看看ZooKeeper究竟是何方神物，在Wiki中其實(shí)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，跟Unix文件系統(tǒng)非常類似，可以看做是一顆樹，每個(gè)節(jié)點(diǎn)叫做ZNode。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過路徑來標(biāo)識(shí)，結(jié)構(gòu)圖如下：

那ZooKeeper這顆"樹"有什么特點(diǎn)呢？？ZooKeeper的節(jié)點(diǎn)我們稱之為Znode，Znode分為兩種類型：

• 短暫/臨時(shí)(Ephemeral)：當(dāng)客戶端和服務(wù)端斷開連接后，所創(chuàng)建的Znode(節(jié)點(diǎn))會(huì)自動(dòng)刪除

• 持久(Persistent)：當(dāng)客戶端和服務(wù)端斷開連接后，所創(chuàng)建的Znode(節(jié)點(diǎn))不會(huì)刪除

ZooKeeper和redis一樣，也是C/S結(jié)構(gòu)(分成客戶端和服務(wù)端)

2.1 監(jiān)聽器

在上面我們已經(jīng)簡(jiǎn)單知道了ZooKeeper的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)了，ZooKeeper還配合了監(jiān)聽器才能夠做那么多事的。

常見的監(jiān)聽場(chǎng)景有以下兩項(xiàng)：

• 監(jiān)聽Znode節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化

• 監(jiān)聽子節(jié)點(diǎn)的增減變化

沒錯(cuò)，通過監(jiān)聽+Znode節(jié)點(diǎn)(持久/短暫[臨時(shí)])，ZooKeeper就可以玩出這么多花樣了。

三、ZooKeeper是怎么做到的？

下面我們來看看用ZooKeeper怎么來做：統(tǒng)一配置管理、統(tǒng)一命名服務(wù)、分布式鎖、集群管理。

3.1 統(tǒng)一配置管理

比如我們現(xiàn)在有三個(gè)系統(tǒng)A、B、C，他們有三份配置，分別是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml，然后，這三份配置又非常類似，很多的配置項(xiàng)幾乎都一樣。

• 此時(shí)，如果我們要改變其中一份配置項(xiàng)的信息，很可能其他兩份都要改。并且，改變了配置項(xiàng)的信息很可能就要重啟系統(tǒng)

于是，我們希望把ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml相同的配置項(xiàng)抽取出來成一份公用的配置common.yml，并且即便common.yml改了，也不需要系統(tǒng)A、B、C重啟。

做法：我們可以將common.yml這份配置放在ZooKeeper的Znode節(jié)點(diǎn)中，系統(tǒng)A、B、C監(jiān)聽著這個(gè)Znode節(jié)點(diǎn)有無變更，如果變更了，及時(shí)響應(yīng)。

參考資料：

• 基于zookeeper實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一配置管理

• https://blog.csdn.net/u011320740/article/details/78742625

3.2 統(tǒng)一命名服務(wù)

統(tǒng)一命名服務(wù)的理解其實(shí)跟域名一樣，是我們?yōu)檫@某一部分的資源給它取一個(gè)名字，別人通過這個(gè)名字就可以拿到對(duì)應(yīng)的資源。

比如說，現(xiàn)在我有一個(gè)域名www.java3y.com，但我這個(gè)域名下有多臺(tái)機(jī)器：

• 192.168.1.1

• 192.168.1.2

• 192.168.1.3

• 192.168.1.4

別人訪問www.java3y.com即可訪問到我的機(jī)器，而不是通過IP去訪問。

3.3 分布式鎖

我們可以使用ZooKeeper來實(shí)現(xiàn)分布式鎖，那是怎么做的呢？？下面來看看：

系統(tǒng)A、B、C都去訪問/locks節(jié)點(diǎn)

訪問的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建帶順序號(hào)的臨時(shí)/短暫(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)節(jié)點(diǎn)，比如，系統(tǒng)A創(chuàng)建了id_000000節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)B創(chuàng)建了id_000002節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)C創(chuàng)建了id_000001節(jié)點(diǎn)。

接著，拿到/locks節(jié)點(diǎn)下的所有子節(jié)點(diǎn)(id_000000,id_000001,id_000002)，判斷自己創(chuàng)建的是不是最小的那個(gè)節(jié)點(diǎn)

• 如果是，則拿到鎖。

• 釋放鎖：執(zhí)行完操作后，把創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)給刪掉

• 如果不是，則監(jiān)聽比自己要小1的節(jié)點(diǎn)變化

舉個(gè)例子：

• 系統(tǒng)A拿到/locks節(jié)點(diǎn)下的所有子節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過比較，發(fā)現(xiàn)自己(id_000000)，是所有子節(jié)點(diǎn)最小的。所以得到鎖

• 系統(tǒng)B拿到/locks節(jié)點(diǎn)下的所有子節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過比較，發(fā)現(xiàn)自己(id_000002)，不是所有子節(jié)點(diǎn)最小的。所以監(jiān)聽比自己小1的節(jié)點(diǎn)id_000001的狀態(tài)

• 系統(tǒng)C拿到/locks節(jié)點(diǎn)下的所有子節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過比較，發(fā)現(xiàn)自己(id_000001)，不是所有子節(jié)點(diǎn)最小的。所以監(jiān)聽比自己小1的節(jié)點(diǎn)id_000000的狀態(tài)

• ……

• 等到系統(tǒng)A執(zhí)行完操作以后，將自己創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)刪除(id_000000)。通過監(jiān)聽，系統(tǒng)C發(fā)現(xiàn)id_000000節(jié)點(diǎn)已經(jīng)刪除了，發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)是最小的節(jié)點(diǎn)了，于是順利拿到鎖

• ….系統(tǒng)B如上

3.4集群狀態(tài)

經(jīng)過上面幾個(gè)例子，我相信大家也很容易想到ZooKeeper是怎么"感知"節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)新增或者刪除的了。

還是以我們?nèi)齻€(gè)系統(tǒng)A、B、C為例，在ZooKeeper中創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)即可：

只要系統(tǒng)A掛了，那/groupMember/A這個(gè)節(jié)點(diǎn)就會(huì)刪除，通過監(jiān)聽groupMember下的子節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)B和C就能夠感知到系統(tǒng)A已經(jīng)掛了。(新增也是同理)

除了能夠感知節(jié)點(diǎn)的上下線變化，ZooKeeper還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)選舉Master的功能。(如果集群是主從架構(gòu)模式下)

原理也很簡(jiǎn)單，如果想要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)選舉Master的功能，Znode節(jié)點(diǎn)的類型是帶順序號(hào)的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)就好了。

• Zookeeper會(huì)每次選舉最小編號(hào)的作為Master，如果Master掛了，自然對(duì)應(yīng)的Znode節(jié)點(diǎn)就會(huì)刪除。然后讓新的最小編號(hào)作為Master，這樣就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)選舉的功能了。

最后

這篇文章主要講解了ZooKeeper的入門相關(guān)的知識(shí)，ZooKeeper通過Znode的節(jié)點(diǎn)類型+監(jiān)聽機(jī)制就實(shí)現(xiàn)那么多好用的功能了！

當(dāng)然了，ZooKeeper要考慮的事沒那么簡(jiǎn)單的，后面有機(jī)會(huì)深入的話，我還會(huì)繼續(xù)分享，希望這篇文章對(duì)大家有所幫助~

名稱欄目：什么是ZooKeeper？
文章鏈接：http://bm7419.com/article42/geehhc.html

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