ZooKeeper核心概念和架构

ZooKeeper简介

ZooKeeper是一个分布式应用程序协调服务，主要用于解决分布式集群中应用系统的一致性问题。它能提供类似文件系统的目录节点树方式的数据存储，主要用途是维护和监控所存数据的状态变化，以实现对集群的管理。

ZooKeeper应用场景：

 统一命名

 配置管理

 集群管理

 共享锁

 队列管理

ZooKeeper架构

ZooKeeper集群的总体架构如下图：

ZooKeeper数据模型

ZooKeeper拥有树形层次的数据模型，与标准的文件系统非常相似，ZooKeeper树中的每个节点被称为Znode。



Znode的主要特点如下：

(1) Znode中仅存储与同步相关的数据，因此数据量很小，大概B到KB量级，例如状态信息、配置内容、位置信息等。

(2) 一个Znode维护一个状态结构，包括：版本号、ACL（访问控制列表）变更、时间戳。Znode存储的数据每次发生变化，版本号都会递增，这样客户端就可以基于版本号检索相关数据。

(3) 每个Znode都有一个ACL，用来限定该Znode可以被何种请求访问。 客户端可以在Znode上设置一个观察者（Watcher），如果该Znode上的数据发生变更，ZooKeeper就会通知客户端，从而触发观察者中实现的逻辑的执行。

ZooKeeper节点类型

ZooKeeper中节点主要有四种类型：

 持久节点（PERSISTENT）

 持久顺序节点（ PERSISTENT _SEQUENTIAL）

 临时节点（EPHEMERAL）

 临时顺序节点（ EPHEMERAL _SEQUENTIAL ）

ZooKeeper观察者模式

ZooKeeper允许客户端向服务器注册一个观察者（Watcher），一旦服务器的状态发生变化，ZooKeeper就会通知已经在它上面注册的观察者做出相应的反应。 Watcher机制主要包括客户端线程、客户端WatchManager和ZooKeeper服务器三部分。

ZooKeeper分布式锁

在分布式环境下，为了保证数据的一致性，需要利用分布式锁技术来保证只有固定数量的进程对数据进行修改。只有获取锁的客户端可以对数据进行修改，其余客户端只能暂时等待。



ZooKeeper分布式锁机制的实现流程如下图：