分布式利器Zookeeper（一）

Zookeeper不論是在實(shí)際項(xiàng)目中，還是在各種分布式開(kāi)源項(xiàng)目中都得到了廣泛應(yīng)用，從本篇博客開(kāi)始，將為大家?guī)?lái)我對(duì)Zookeeper的認(rèn)識(shí)。這個(gè)系列將會(huì)涵蓋Zookeeper的介紹、環(huán)境搭建、配置說(shuō)明、Java操作Zookeeper（原生API方式）、zkclient操作Zookeeper方式、Zookeeper的典型應(yīng)用場(chǎng)景分析以及Curator框架等。

Hello,Zookeeper

Zookeeper是一個(gè)高可用的分布式管理與協(xié)調(diào)框架，基于ZAB算法（原子消息廣播協(xié)議）實(shí)現(xiàn)。ZK能夠很好的保證分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)一致性，這一特性使得ZK是處理分布式一致性問(wèn)題的利器！這個(gè)利器有哪些特性呢，看看下面你就了解了。

可靠性：一旦Zookeeper成功的應(yīng)用了一個(gè)事務(wù)，并完成對(duì)client的響應(yīng)，那么Zookeeper內(nèi)部集群的所有服務(wù)器的狀態(tài)都會(huì)是一致的保留下來(lái)。

單一視圖：由于上面可靠性的保證，使得無(wú)論client連接的是ZK集群中的哪個(gè)服務(wù)器，所看到的數(shù)據(jù)都是一致的。

順序一致性：從一個(gè)client發(fā)起的請(qǐng)求，最終會(huì)嚴(yán)格的按照發(fā)起的順序被應(yīng)用到Zookeeper中去?！緦?shí)質(zhì)上，ZK會(huì)對(duì)每一個(gè)client的每一個(gè)請(qǐng)求，進(jìn)行編號(hào)，說(shuō)白了，就是分配一個(gè)全局唯一的遞增編號(hào)，這個(gè)編號(hào)反映了所有事務(wù)操作的先后順序?！?/span>

實(shí)時(shí)性：通常意義下的實(shí)時(shí)性是指一旦事務(wù)被成功應(yīng)用，那么client會(huì)立刻從服務(wù)器端獲取到變更后的新數(shù)據(jù)。ZK僅僅能夠保證在一定時(shí)間內(nèi)，client最終一定會(huì)能從服務(wù)器上獲取到最新的數(shù)據(jù)。

高可用：在ZK集群內(nèi)部，會(huì)有一個(gè)Leader，多個(gè)Follower。一旦Leader掛掉，那么ZK會(huì)通過(guò)Paxos算法選舉出新的Leader，只要ZK集群內(nèi)部的服務(wù)器有一半以上正常工作，那么ZK就能對(duì)外正常提供服務(wù)！

簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：類似于Linux文件系統(tǒng)的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單，實(shí)用?。?shù)形層次空間）

高性能：性能有多高呢，舉個(gè)栗子，比如我們經(jīng)常通過(guò)創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)來(lái)處理分布式鎖，要知道臨時(shí)節(jié)點(diǎn)是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的，在讀場(chǎng)景壓力測(cè)試下，QPS高達(dá)10W+！也就是說(shuō)ZK在讀場(chǎng)景下，性能非常突出！

初步認(rèn)識(shí)Zookeeper的數(shù)據(jù)模型

每一個(gè)節(jié)點(diǎn)被稱為znode，znode可以有子節(jié)點(diǎn)目錄，并且每個(gè)znode可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（特別需要注意的是臨時(shí)節(jié)點(diǎn)不可以有子節(jié)點(diǎn)）

znode如果是臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，意味著創(chuàng)建這個(gè)znode的client一旦與ZK集群失去聯(lián)系，這個(gè)臨時(shí)的znode將被自動(dòng)刪除。（事實(shí)上，client與ZK通信是采用長(zhǎng)連接方式，并通過(guò)心跳的方式保持連接，這種狀態(tài)就是session，一旦session失效，就是連接斷開(kāi)，臨時(shí)節(jié)點(diǎn)會(huì)被刪除掉）

znode是可以被監(jiān)控的，不論是znode本身的數(shù)據(jù)變化，還是該znode下的子節(jié)點(diǎn)的變化，都可以進(jìn)行監(jiān)控，這也是ZK的核心特性。（很多應(yīng)用場(chǎng)景就是基于這個(gè)特性，后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)介紹）

初步認(rèn)識(shí)Zookeeper的角色組成

這里，我們先了解下ZK Server的身份特性：

Leader：負(fù)責(zé)客戶端的write類型的請(qǐng)求

Follower：負(fù)責(zé)客戶端的read類型請(qǐng)求，并可以參與Leader的選舉

watcher：后文介紹。

install Zookeeper

這里以zookeeper-3.4.5版本為例，搭建一個(gè)ZK集群（至少要求3個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且各個(gè)ZK SERVER之間系統(tǒng)時(shí)間保持一致）。使用的機(jī)器列表是：192.168.99.121、192.168.99.122、192.168.99.123。

以192.168.99.121為例進(jìn)行說(shuō)明：

配置說(shuō)明：

tickTime：ZK集群與客戶端、ZK集群內(nèi)部SERVER之間的心跳間隔，默認(rèn)2S。

initLimit：在客戶端連接ZK集群時(shí)，可以忍受多少個(gè)心跳次數(shù)。上述的配置表明，如果client初始連接ZK集群，在10*2S=20S內(nèi)ZK集群沒(méi)有返回連接成功，即意味著連接失敗。

syncLimit：表示ZK集群內(nèi)部Leader和Follower之間請(qǐng)求應(yīng)答可以忍受多少個(gè)心跳次數(shù)。

dataDir：ZK保存數(shù)據(jù)以及日志的目錄。

clientPort：ZK集群對(duì)外暴露的接口，即client訪問(wèn)ZK集群的端口（2181）。

server.x = IP:port-a:port-b 

X表示是第幾號(hào)服務(wù)器，從0開(kāi)始編號(hào)，并和dataDir下的myid文件對(duì)應(yīng)。

port-a表示Leader和Follower進(jìn)行信息通信的端口（2888）。

port-b表示Follower進(jìn)行選舉的端口（3888）。

基本的ZK命令

通過(guò)zkCli.sh進(jìn)入客戶端進(jìn)行操作：

查找ls、創(chuàng)建znode節(jié)點(diǎn)create（注意每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是有值的）、獲取get、設(shè)置set。

我們觀察下下面幾個(gè)屬性：

ctime和cZxid是一對(duì)，表示創(chuàng)建ZNODE的時(shí)間和事件編號(hào)；

mtime和mZxid是一對(duì)，表示修改ZNODE數(shù)據(jù)內(nèi)容的時(shí)間和事件編號(hào)；（通過(guò)set指令會(huì)改變這2個(gè)屬性，但是該節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的變化不會(huì)影響該節(jié)點(diǎn)）

dataVersion：表示ZNODE數(shù)據(jù)的版本，注意利用JAVA 原生API進(jìn)行delete ZNODE時(shí)，需要提供version才可以刪除ZNODE。（當(dāng)然我們可以提供-1來(lái)跳過(guò)版本檢查機(jī)制）

dataLength、numChildren都好理解。

另外，注意rmr指令可以遞歸刪除ZNODE；而delete只可以刪除指定ZNODE。

ZooInspector工具及IntelliJ IDEA與ZK集成

ZooInspector是一個(gè)可運(yùn)行的JAR，運(yùn)行后直接連接ZK集群中的任何一個(gè)SERVER即可。

OK，到這里，一切準(zhǔn)備工作就準(zhǔn)備就緒了~

咱們下期來(lái)看JAVA操作ZK（基于Zookeeper的原生API）、分布式鎖探討、Watch特性等~