圖解ZooKeeper，注冊(cè)中心、負(fù)載均衡、通知機(jī)制、集群、寫(xiě)原理，一網(wǎng)打盡！

作者：哪吒 2023-03-03 08:09:40

ZooKeeper是一個(gè)基于觀察者模式設(shè)計(jì)的分布式服務(wù)管理框架，它負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理大家都關(guān)心的數(shù)據(jù)，一旦這些數(shù)據(jù)的狀態(tài)發(fā)生變化，Zookeeper 就將負(fù)責(zé)通知已經(jīng)在Zookeeper上注冊(cè)的那些觀察者做出相應(yīng)的反應(yīng)。

一、ZooKeeper是什么？

1、開(kāi)源的分布式協(xié)調(diào)服務(wù)

使用分布式系統(tǒng)就無(wú)法避免對(duì)節(jié)點(diǎn)管理的問(wèn)題(需要實(shí)時(shí)感知節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理等等)，而由于這些問(wèn)題處理起來(lái)可能相對(duì)麻煩和提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，ZooKeeper作為一個(gè)能夠通用解決這些問(wèn)題的中間件就應(yīng)運(yùn)而生了。

2、從設(shè)計(jì)模式角度來(lái)理解

ZooKeeper是一個(gè)基于觀察者模式設(shè)計(jì)的分布式服務(wù)管理框架，它負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理大家都關(guān)心的數(shù)據(jù)，一旦這些數(shù)據(jù)的狀態(tài)發(fā)生變化，Zookeeper 就將負(fù)責(zé)通知已經(jīng)在Zookeeper上注冊(cè)的那些觀察者做出相應(yīng)的反應(yīng)。

3、實(shí)現(xiàn)原理

zookeeper = 文件系統(tǒng) + 通知機(jī)制。

二、Zookeeper的作用

1、統(tǒng)一配置管理

比如現(xiàn)在有A.yml，B.yml，C.yml配置文件，里面有一些公共的配置，但是如果后期對(duì)這些公共的配置進(jìn)行修改，就需要修改每一個(gè)文件，還要重啟服務(wù)器，比較麻煩。

現(xiàn)在將這些公共配置信息放到Zookeeper中，修改Zookeeper的信息，會(huì)通知A，B，C配置文件，很方便。

2、統(tǒng)一命名服務(wù)

這個(gè)的理解其實(shí)跟域名一樣，在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)下放一些ip地址，我現(xiàn)在只需要訪問(wèn)Zookeeper的一個(gè)Znode節(jié)點(diǎn)就可以獲取這些ip地址。

3、同一集群管理

分布式集群中狀態(tài)的監(jiān)控和管理，使用Zookeeper來(lái)存儲(chǔ)。

4、分布式協(xié)調(diào)

這個(gè)是我們最常用的，比如把多個(gè)服務(wù)提供者的信息放在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上，服務(wù)的消費(fèi)者就可以通過(guò)ZK調(diào)用。

服務(wù)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)上下線

如果提供者宕機(jī)，就會(huì)刪除在Zookeeper的節(jié)點(diǎn)，然后Zookeeper通知給消費(fèi)者。

5、軟負(fù)載均衡

6、動(dòng)態(tài)選舉Master

Zookeeper會(huì)每次選舉最小編號(hào)的作為Master，如果Master掛了，自然對(duì)應(yīng)的Znode節(jié)點(diǎn)就會(huì)刪除。然后讓新的最小編號(hào)作為Master，這樣就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)選舉的功能了。

三、Zookeeper文件系統(tǒng)

ZooKeeper的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，跟Unix文件系統(tǒng)非常類(lèi)似，可以看做是一顆樹(shù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)叫做Znode，每一個(gè)Znode只能存1MB數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只是配置信息。

每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)路徑來(lái)標(biāo)識(shí)，結(jié)構(gòu)圖如下：

節(jié)點(diǎn)主要有4種類(lèi)型：

1、臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)：客戶端與Zookeeper斷開(kāi)連接后，該節(jié)點(diǎn)被刪除。

2、臨時(shí)順序編號(hào)目錄節(jié)點(diǎn)：基本特性同臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，只是增加了順序?qū)傩裕?jié)點(diǎn)名后邊會(huì)追加一個(gè)由父節(jié)點(diǎn)維護(hù)的自增整型數(shù)字。

3、持久化目錄節(jié)點(diǎn)：客戶端與Zookeeper斷開(kāi)連接后，該節(jié)點(diǎn)依舊存在。

4、持久化順序編號(hào)目錄節(jié)點(diǎn)：基本特性同持久節(jié)點(diǎn)，只是增加了順序?qū)傩裕?jié)點(diǎn)名后邊會(huì)追加一個(gè)由父節(jié)點(diǎn)維護(hù)的自增整型數(shù)字。

四、通知機(jī)制 (監(jiān)聽(tīng)機(jī)制)

Zookeeper可以提供分布式數(shù)據(jù)的發(fā)布/訂閱功能，依賴(lài)的就是Wather監(jiān)聽(tīng)機(jī)制。

客戶端可以向服務(wù)端注冊(cè)Wather監(jiān)聽(tīng)，服務(wù)端的指定事件觸發(fā)之后，就會(huì)向客戶端發(fā)送一個(gè)事件通知。

1、具體步如下：

（1）客戶端向服務(wù)端注冊(cè)Wather監(jiān)聽(tīng)。

（2）保存Wather對(duì)象到客戶端本地的WatherManager中。

（3）服務(wù)端Wather事件觸發(fā)后，客戶端收到服務(wù)端通知，從WatherManager(watcher管理器)中取出對(duì)應(yīng)Wather對(duì)象執(zhí)行回調(diào)邏輯。

2、主要監(jiān)聽(tīng)2方面內(nèi)容：

（1）監(jiān)聽(tīng)Znode節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化：就是那個(gè)節(jié)點(diǎn)信息更新了。

（2）監(jiān)聽(tīng)子節(jié)點(diǎn)的增減變化：就是增加了一個(gè)Znode或者刪除了一個(gè)Znode。

五、Zookeeper特性

1、?一次性：一旦一個(gè)Wather觸發(fā)之后，Zookeeper就會(huì)將它從存儲(chǔ)中移除。

2、客戶端串行：客戶端的Wather回調(diào)處理是串行同步的過(guò)程，不要因?yàn)橐粋€(gè)Wather的邏輯阻塞整個(gè)客戶端。

3、輕量?：Wather通知的單位是WathedEvent，只包含通知狀態(tài)、事件類(lèi)型和節(jié)點(diǎn)路徑，不包含具體的事件內(nèi)容，具體的時(shí)間內(nèi)容需要客戶端主動(dòng)去重新獲取數(shù)據(jù)。

六、Zookeeper集群

Leader：負(fù)責(zé)寫(xiě)數(shù)據(jù)。(寫(xiě)數(shù)據(jù)都有事務(wù))。
Follower：負(fù)責(zé)讀數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)的選舉和過(guò)半寫(xiě)成功。(讀數(shù)據(jù)沒(méi)有事務(wù))。
Observer：只負(fù)責(zé)讀。

從上面的角色種，我們可以總結(jié)Zookeeper節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)(服務(wù)狀態(tài))

LOOKING：尋找 Leader 狀態(tài)。當(dāng)服務(wù)器處于該狀態(tài)時(shí)，它會(huì)認(rèn)為當(dāng)前集群中沒(méi)有 Leader，因此需要進(jìn)入 Leader 選舉狀態(tài)。
FOLLOWING：跟隨者狀態(tài)。表明當(dāng)前服務(wù)器角色是 Follower。
LEADING：領(lǐng)導(dǎo)者狀態(tài)。表明當(dāng)前服務(wù)器角色是 Leader。
OBSERVING：觀察者狀態(tài)。表明當(dāng)前服務(wù)器角色是 Observer。