ZooKeeper入门——ZooKeeper系列(二)

一、什么是ZooKeeper？

Apache ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务，由知名互联网公司雅虎创建。ZooKeeper是一个典型的分布式数据一致性解决方案，分布式应用程序可以基于它实现诸如数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知、集群管理、Master 选举、分布式锁和分布式队列等功能。ZooKeeper可以保证如下分布式一致性特性。

ZooKeeper 一个最常用的使用场景就是用于担任服务生产者和服务消费者的注册中心。 服务生产者将自己提供的服务注册到ZooKeeper中心，服务的消费者在进行服务调用的时候先到ZooKeeper中查找服务，获取到服务生产者的详细信息之后，再去调用服务生产者的内容与数据。如下图所示，在 Dubbo架构中 ZooKeeper 就担任了注册中心这一角色

参考：

漫画：什么是ZooKeeper？

可能是把 ZooKeeper 概念讲的最清楚的一篇文章

二、ZooKeeper数据模型

ZooKeeper将所有数据存储在内存中，数据模型是是一种树的结构（Znode Tree），非常像电脑的文件夹，有一个根文件夹，下面还有很多子文件夹；

树是由节点所组成，ZooKeeper的数据存储也同样是基于节点，这种节点叫做Znode；

ZooKeeper的数据模型也具有一个固定的根节点（/），我们可以在根节点下创建子节点，并在子节点下继续创建下一级节点。ZooKeeper 树中的每一层级用斜杠（/）分隔开，且只能用绝对路径（如“get /work/task1”）的方式查询 ZooKeeper 节点，而不能使用相对路径

三、ZooKeeper基本概念

（一）Znode

1. Znode组成

data：Znode存储的数据信息

ACL：记录Znode的访问权限，即哪些人或哪些IP可以访问本节点

child：当前节点的子节点引用，类似于二叉树的左孩子右孩子

stat：包含Znode的各种元数据，比如事务ID、版本号、时间戳、大小等等

需要注意，ZooKeeper是为读多写少的场景所设计。Znode并不是用来存储大规模业务数据，而是用于存储少量的状态和配置信息，每个节点的数据最大不能超过1MB

2. Znode节点类型

持久节点

该节点的生命周期不依赖于会话，该数据节点会一直存储在 ZooKeeper 服务器上，即使创建该节点的客户端与服务端的会话关闭了，该节点依然不会被删除。并且只有在客户端显示执行删除操作的时候，他们才能被删除

临时节点

该节点的生命周期依赖于创建它们的会话。一旦会话结束，临时节点将被自动删除，当然也可以手动删除

有序节点

有序节点并不算是一种单独种类的节点，而是在之前提到的持久节点和临时节点特性的基础上，增加了一个节点有序的性质。所谓节点有序是说在我们创建有序节点的时候，ZooKeeper 服务器会自动使用一个单调递增的数字作为后缀，追加到我们创建节点的后边。例如一个客户端创建了一个路径为 works/task- 的有序节点，那么 ZooKeeper 将会生成一个序号并追加到该节点的路径后，最后该节点的路径为 works/task-1。通过这种方式我们可以直观的查看到节点的创建顺序

（二）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设置了5种权限

• CREATE：创建子节点的权限
• READ：获取节点数据和子节点列表的权限
• WRITE：更新节点数据的权限
• DELETE：删除子节点的权限
• ADMIN：设置节点ACL的权限 其中注意 CREATE和DELETE这两种都是针对子节点的权限控制。

（三）Watcher

Watcher（事件监听）允许用户在制定节点上注册一些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，该机制是ZooKeeper实现分布式协调服务的重要特性。

（四）会话Session

Session 指的是 ZooKeeper  服务器与客户端会话。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。在为客户端创建会话之前，服务端首先会为每个客户端都分配一个sessionID。由于 sessionID 是 Zookeeper 会话的一个重要标识，许多与会话相关的运行机制都是基于这个 sessionID 的，因此，无论是哪台服务器为客户端分配的 sessionID，都务必保证全局唯一。

（五）集群角色

• Leader 领导者 为客户端提供读写服务
• Follower 提供读服务，在选举过程中参与投票
• Observer 提供读服务，不参与Leader选举过程，也不参与些操作“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读性能。