什么是Zookeeper

官方定义：

zookeeper是一个分布式服务框架，是Apache Hadoop 的一个子项目，它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

可以简单理解为 Zookeeper = 文件系统 + 监听通知机制

Zookeeper的特性

注：以下server指Zookeeper的单个服务节点，client指Zookeeper的客户端

1. 全局数据的一致：每个 server 保存一份相同的数据副本，client 无论链接到哪个 server，展示的数据都是一致的
2. 可靠性：如果消息被其中一台服务器接受，那么将被所有的服务器接受
3. 顺序性：包括全局有序和偏序两种：全局有序是指如果在一台服务器上消息 a 在消息 b 前发布，则在所有 server 上消息 a 在消息 b 前被发布，偏序是指如果一个消息 b 在消息 a 后被同一个发送者发布，a 必须将排在 b 前面
4. 数据更新原子性：一次数据更新要么成功，要么失败，不存在中间状态
5. 实时性：ZooKeeper 保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失效的信息

ZooKeeper的特性和功能是实现诸如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等服务的基础

文件系统

Zookeeper维护一个类似文件系统的数据结构：

ZooKeeper节点（如上图中/NameServer）称为 znode 。每个znode由一个名称标识，并用路径(/)序列分隔
znode由三部分组成：

• stat：此为状态信息，描述该Znode版本、权限等信息。
• data：与该Znode关联的数据
• children：该Znode下的节点

我们能够自由地增加、删除znode，在一个znode下增加、删除子znode，并且可以在znode中存储数据

Zone节点的类型

• 持久节点：即使在创建该特定znode的客户端断开连接后，持久节点仍然存在。默认情况下，除非另有说明，否则所有znode都是持久的。
• 临时节点 - 客户端活跃时，临时节点就是有效的。当客户端与ZooKeeper集合断开连接时，临时节点会自动删除。因此，只有临时节点不允许有子节点。如果临时节点被删除，则下一个合适的节点将填充其位置。临时节点在leader选举中起着重要作用。
• 顺序节点 - 顺序节点可以是持久的或临时的。当一个新的znode被创建为一个顺序节点时，ZooKeeper通过将10位的序列号附加到原始名称来设置znode的路径。例如，如果将具有路径 /myapp 的znode创建为顺序节点，则ZooKeeper会将路径更改为 /myapp0000000001 ，并将下一个序列号设置为0000000002。如果两个顺序节点是同时创建的，那么ZooKeeper不会对每个znode使用相同的数字。顺序节点在锁定和同步中起重要作用。

监听机制

客户端通过Zookeeper提供的API注册监听它关心的目录节点，当目录节点发生变化（数据改变、被删除、子目录节点增加删除）时，zookeeper会通知客户端。

ZooKeeper应用场景

依据ZooKeeper全局数据一致、数据更新原子性、实时性等特性及其监听机制，可以用于实现分布式锁、统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

分布式应用配置管理

假设我们的程序是分布式部署在多台机器上，如果我们要改变程序的配置文件，需要逐台机器去修改，非常麻烦，现在把这些配置全部放到zookeeper上去，保存在 zookeeper 的某个目录节点中，然后所有相关应用程序对这个目录节点进行监听，一旦配置信息发生变化，每个应用程序就会收到 zookeeper 的通知，然后从 zookeeper 获取新的配置信息应用到系统中。

分布式锁

• 在 ZooKeeper 指定节点（locker）下创建临时顺序节点 node_n
• 获取 locker 下所有子节点 children
• 对子节点按节点自增序号从小到大排序
• 判断本节点是不是第一个子节点，若是，则获取锁；若不是，则等待
• 使用 ZooKeeper 感知节点的功能，对本节点的上一个节点进行感知
• 当上一个节点被删除了，ZooKeeper 会通知该线程，该线程就结束等待，并获取锁
• 释放锁，并删除该临时节点

详细分布式锁实现可以参考菜鸟教程：Zookeeper 分布式锁实现原理

Zookeeper安装

参考：W3Cschool：Zookeeper安装步骤

参考

• Zookeeper入门看这篇就够了
• Zookeeper 概述