初识zookeeper

古城微笑少年丶 2023-01-16 09:47 111阅读 0赞

##### zookeeper从何而来 #####

ZooKeeper 最早起源于雅虎研究院的一个研究小组。在当时，研究人员发现，在雅虎内部很多大型系统基本都需要依赖一个类们似的系统来进行分布式协调，但是这些系统往往都存在分布式单点向题。所以雅虎的开发人员就试图开发一个通用的无单点问题的分布式协调框架，以便让开发人员将精力集中在处理业务逻辑上。

关于"ZooKeeper"这个项目的名字，其实也有一段趣闻。在立项初期，考虑到之前内部很多项目都是使用动物的名字来命名的（例如著名的 Pig 项目），雅虎的工程师希望给这个项目也取一个动物的名字。时任研究院的首席科学家 Raghu Ramakrishnan 开玩笑地说∶"在这样下去，我们这儿就变成动物园了!"此话一出，大家纷纷表示就叫动物园管理员吧——因为各个以动物命名的分布式组件放在一起，雅虎的整个分布式系统看上去就像一个大型的动物园了，而 ZooKeeper 正好要用来进行分布式环境的协调——于是， ZooKeeper 的名字也就由此诞生了。

##### ZooKeeper 的基本概念 #####

这些概念贯穿于ZooKeeper ，为了更深入的讲解，因此有必要预先了解这些概念。

*  集群角色

通常在分布式系统中，构成一个集群的每一台机器都有自己的角色，最典型的集群模式就是 Master/Slave 模式（主备模式）。在这种模式中，我们把能够处理所有写操作的机器称为 Master 机器，把所有通过异步复制方式获取最新数据，并提供读服务的机器称为 Slave 机器。而在 ZooKeeper 中，这些概念被颠覆了。它没有沿用传统的 Master/Slave 概念，而是引入了 Leader，Follower 和 Observer 三种角色。ZooKeeper 集群中的所有机器通过一个 Leader 选举过程来选定一台被称为"Leader"的机器，Leader 服务器为客户端提供读和写服务。除 Leader 外，其他机器包括 Follower 和 Observer。Follower 和 Observer 都能够提供读服务，唯一的区别在于，Observer 机器不参与 Leader 选举过程，也不参与写操作的"过半写成功"策略，因此 Observer 可以在不影响写性能的情况下提升集群的读性能。

*  会话（Session）

Session 是指客户端会话，在讲解会话之前，我们首先来了解一下客户端连接。在 ZooKeeper 中，一个客户端连接是指客户端和服务器之间的一个 TCP 长连接。ZooKeeper对外的服务端口默认是 2181，客户端启动的时候，首先会与服务器建立一个 TCP连接，从第一次连接建立开始，客户端会话的生命周期也开始了，通过这个连接，客户端能够通过心跳检测与服务器保持有效的会话，也能够向 ZooKeeper 服务器发送请求并接受响应，同时还能够通过该连接接收来自服务器的 Watch 事件通知，Session 的 sessionTimeout值用来设置一个客户端会话的超时时间。当由于服务器压力太大、网络故障或是客户端主动断开连接等各种原因导致客户端连接断开时，只要在 sessionTimeout 规定的时间内能够重新连接上集群中任意一台服务器，那么之前创建的会话仍然有效。

*  数据节点（Znode）

在谈到分布式的时候，我们通常说的"节点"是指组成集群的每一台机器。然而，在 ZooKeeper 中，"节点"分为两类，第一类同样是指构成集群的机器，我们称之为机器节点，第二类则是指数据模型中的数据单元，我们称之为数据节点——ZNode。ZooKeeper将所有数据存储在内存中，数据模型是一棵树（ZNode Tree），由斜杠（/）进行分割的路径，就是一个 Znode，例如/foo/parhl。每个 ZNode 上都会保存自己的数据内容，同时还会保存一系列属性信息。在 ZooKeeper 中，ZNode 可以分为持久节点和临时节点两类。所谓持久节点是指一旦这个 ZNode 被创建了，除非主动进行 ZNode 的移除操作，否则这个 ZNode 将一直保存在 ZooKeeper上。而临时节点就不一样了，它的生命周期和客户端会话绑定，一旦客户端会话失效，那么这个客户端创建的所有临时节点都会被移除。另外，ZooKeeper 还允许用户为每个节点添加一个特殊的属性∶SEQUENTIAL。一旦节点被标记上这个属性，那么在这个节点被创建的时候，ZooKeeper 会自动在其节点名后面追加上一个整型数字，这个整型数字是一个由父节点维护的自增数字。

*  Watcher

Watcher（事件监听器），是 ZooKeeper 中的一个很重要的特性。ZooKeeper 允许用户在指定节点上注册一些 Watcher，并且在一些特定事件触发的时候，ZooKeeper 服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上去，该机制是 ZooKeeper 实现分布式协调服务的重要特性。

*  ACL

ZooKeeper 采用 ACL（Access Control Lists）策略来进行权限控制，类似于 UNIX文件系统的权限控制。ZooKeeper 定义了如下 5 种权限。

1.  CREATE∶创建子节点的权限。
2.  READ∶ 获取节点数据和子节点列表的权限。
3.  WRITE∶更新节点数据的权限。
4.  DELETE;删除子节点的权限。
5.  ADMIN∶设置节点 ACL 的权限。

##### zookeeper的分布式一致性 #####

*  顺序一致性

从同一个客 户端发起的事务请求，最终将会严格地按照其发起顺序被应用到 ZooKeeper 中去。

*  原子性

所有事务请求的处理结果在整个集群中所有机器上的应用情况是一致的，也就是说，要么整个集群所有机器都成功应用了某一个事务，要么都没有应用，一定不会出现集群中部分机器应用了该事务，而另外一部分没有应用的情况。

*  单一视图（Single System Image）

无论客户端连接的是哪个 ZooKeeper 服务器，其看到的服务端数据模型都是一致的。