一、什么是ZooKeeper

  • ZooKeeper主要服务于分布式系统,可以用ZooKeeper来做:统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。
  • 使用分布式系统就无法避免对节点管理的问题(需要实时感知节点的状态、对节点进行统一管理等等),而由于这些问题处理起来可能相对麻烦和提高了系统的复杂性,ZooKeeper作为一个能够通用解决这些问题的中间件就应运而生了。

二、ZooKeeper的数据结构

  ZooKeeper和Redis一样,也是C/S结构(分成客户端和服务端)。

  ZooKeeper的数据结构,跟Unix文件系统非常类似,可以看做是一颗树,每个节点叫做ZNode。每一个节点可以通过路径来标识,结构图如下:

  如图所示,Znode分为两种类型:

  • 短暂/临时(Ephemeral):当客户端和服务端断开连接后,所创建的Znode(节点)会自动删除
  • 持久(Persistent):当客户端和服务端断开连接后,所创建的Znode(节点)不会删除

三、ZooKeeper的监听器

  前面了解了,我们可以通过ZooKeeper去通用的实现很多功能,那么实现原理是怎么样的呢?ZooKeeper配合了监听器,才能够做那么多事的。

  常见的监听场景有以下两项:

  • 监听Znode节点的数据变化
  • 监听子节点的增减变化

  通过监听+Znode节点(持久/短暂[临时]),ZooKeeper就可以解决很多分布式系统的问题了。

统一配置管理

  比如我们现在有三个系统A、B、C,他们有三份配置,分别是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml,然后,这三份配置又非常类似,很多的配置项几乎都一样。

  • 痛点:如果我们要改变其中一份配置项的信息,很可能其他两份都要改。并且,改变了配置项的信息很可能就要重启系统

  于是,我们希望把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,并且即便common.yml改了,也不需要系统A、B、C重启。  

  做法:我们可以将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节点有无变更,如果变更了,及时响应。

  代码参考:基于zookeeper实现统一配置管理

统一命名服务

  统一命名服务的理解其实跟域名一样,是我们为这某一部分的资源给它取一个名字,别人通过这个名字就可以拿到对应的资源。

  例如一个域名可能对应多个IP地址的资源信息,也可能部署多个服务器集群,那么别人访问的时候,不是直接通过IP去访问对应的主机,而是通过一个域名就可以了。

  例如:https://www.cnblogs.com/riches/对应了4台服务器:

  • 192.168.1.1
  • 192.168.1.2
  • 192.168.1.3
  • 192.168.1.4

分布式锁

  我们可以使用ZooKeeper来实现分布式锁,那是怎么做的呢??下面来看看:系统A、B、C都去访问/locks节点

  访问的时候会创建带顺序号的临时/短暂节点,比如,系统A创建了id_000000节点,系统B创建了id_000002节点,系统C创建了id_000001节点。

  接着,拿到/locks节点下的所有子节点(id_000000,id_000001,id_000002),判断自己创建的是不是最小的那个节点

  • 如果是,则拿到锁

    • 释放锁:执行完操作后,把创建的节点给删掉
  • 如果不是,则监听比自己要小1的节点变化

集群管理

  还是以我们三个系统A、B、C为例,在ZooKeeper中创建临时节点即可:

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

  除了能够感知节点的上下线变化,ZooKeeper还可以实现动态选举Master的功能。(如果集群是主从架构模式下)

  原理:如果想要实现动态选举Master的功能,Znode节点的类型是带序号的临时节点就好了。

  • Zookeeper会每次选举最小编号的作为Master,如果Master挂了,自然对应的Znode节点就会删除。然后让新的最小编号作为Master,这样就可以实现动态选举的功能了。

参考资料:

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