Zookeeper

Zookeeper 学习笔记

• 什么是Zookeeper Zookeeper分为服务端和客户端 一个服务端可以理解为多个节点容器，节点被成为ZNode，一个节点类似于一个文件，用于保存数据，例如字符串。同时，一个节点也可以理解为一个目录，即可以在一个节点下新建其他节点。 一个Zookeeper集群可以有多个服务端，每个服务端在启动时就已经在配置文件中配置了其他服务端的信息，例如ip和通信端口等。 在集群中，任意修改某个服务端中的节点数据都会实时同步到其他服务端。即集群中的服务端节点数据始终保持一致 客户端可以连接任意服务端增加、删除、修改、监听任意节点的变化。可以直接使用客户端的Shell，也可以在项目中引入Zookeeper的依赖，创建一个客户端，类似于JDBC或者Jedis等。

• 特点

  1. Zookeeper有一个Leader和多个Follower
  2. 集群中只要有半数以上节点存活，Zookeeper季军就能正常服务
  3. 全局数据一致：每个Server保存一份相同的数据副本，Client无论连接哪个Server，数据都是一致的
  4. 更新请求顺序执行，来自同一个Client的更新请求按照其发送顺序依次执行
  5. 数据更新的原子性，一次数据更新要么成功要么失败
  6. 实时性，在一定时间范围内，Client能读到最新的数据

• 数据结构及存储方式 Zookeeper数据模型的结构与Unix文件系统类似，整体上可以看作是一棵树，每个节点称作为一个ZNode，每个ZNode默认能够存储1MB的数据，每个ZNode都可以通过其路径唯一标志

  graph
  n --/znode1--> n1
  n --/znode2--> n2
  n1 --/znode1/leaf1--> n3
  n1 --/znode1/leaf2--> n4
  n2 --/znode2/leaf1--> n5
  

• 应用场景

  1. 统一命名服务 在分布式环境下，经常需要对应用或者服务器进行统一命名，便于标识。类似域名和IP
  2. 统一配置服务 在分布式环境下，配置文件同步非常常见。将配置信息写入Zookeeper上的一个ZNode，每个客户端监听该ZNode，一旦该节点配置发生变化，leader将通知其他节点进行更新
  3. 统一集群管理 分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的。Zookeeper可以实时监控节点状态的变化，可以将节点信息写入Zookeeper上的一个Znode，然后监听这个node获取它实时状态变化
  4. 服务器节点动态上下线 客户端需要实时洞察服务器的上下线状态
  5. 软负载均衡 在Zookeeper中记录每台服务器的访问数，让访问数最少的服务器取处理最新的请求

• 选举机制

  1. 半数机制：集群中半数以上的机器存活，集群可用。所以Zookeeper更适合安装奇数台服务器。
  2. Zookeeper索然在配置文件中没有指定Master和Slave。但是Zookeeper工作时还是有一个节点为Leader，其他则为Follower，Leader是通过内部选举机制产生的。
  3. 举例说明选举过程： 假设一个Zookeeper集群有五台服务器，他们的ID从1-5，同时他们都是最新启动的，也就是没有历史数据。假设这些服务器依次启动，则每台服务器启动后先选自己，如果没有成为Leader则选择ID号最大的，一旦某台服务器票数超过一半（在服务器启动时，已经在配置文件中配置了所有服务器的信息，故启动时是直到服务器总数的），就确认当选。例如3号服务器启动之后，即当选为Leader，由于票数已经超过了半数，故当4、5号机启动时不在进行选举。

• 节点类型

  1. 持久型（Perisitent）：客户端和服务器端节点断开连接，创建的节点不删除（默认） 持久型的又分为两类：1）持久化目录节点。2）持久化顺序编号目录节点，即创建znode时设置顺序标识，znode名称后面会加上一个单调增的id。在分布式系统中，顺序号可以被用于所有事件的全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序
  2. 短暂型（Ephemeral）：客户端和服务器端节点断开连接后，创建的节点自己删除 同持久型，分两类。该类型一般用于判断服务器上下线。例如将某台应用服务器与某个短暂型节点绑定，一旦该服务器掉线，则该节点也被删除，监听该节点的客户端就能知道该服务器不可用了。

• 监听器原理

  1. 首先要有一个main()线程
  2. 在main线程中创建Zookeeper客户端，这时就会创建两个线程，一个赋值网络通信（connect），一个负责监听（listener）
  3. 通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper（通过getChildren("/", rue)方法）
  4. 在Zookeeper的注册监听器列表中将之策的监听事件添加到列表中
  5. Zookeeper监听到由数据或路径变化，就会将该消息发送到listener线程
  6. listener线程内部调用process(方法)

• 写数据流程

  1. Client向Zookeeper上的Server1写数据，发送一个写请求
  2. 如果Server1不是Leader，那么Server1就会把接收到的请求进一步转发给Leader，因为每个Zookeeper的Server里面就会有一个时Leader，该Lieader就会将写请求广播给各个Server，各个Server写成功后就会通知Leader
  3. 当Leader收到大多数Server数据写成功了没那么说明数据写成功了。之后Leader会告知Server1数据写成功了。