Zookeeper原理

Zookeeper主要用在分布式應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)一致性協(xié)調(diào)調(diào)度服務(wù)。它的命名空間類似傳統(tǒng)文件系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都以唯一的路徑進(jìn)行標(biāo)識(shí)，不同的是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了可以擁有子節(jié)點(diǎn)外，還可擁有相對(duì)性的data數(shù)據(jù)。

一、Zookeeper命名空間

上圖是一個(gè)典型的Zookeeper命名空間結(jié)構(gòu)，通過路徑"/app1/p_1"可訪問znode1節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可存儲(chǔ)少量數(shù)據(jù)，如狀態(tài)、配置、位置信息等等，且data信息量很小，一般在byte到KB級(jí)別。節(jié)點(diǎn)znode維護(hù)一個(gè)狀態(tài)stat結(jié)構(gòu)（包括數(shù)據(jù)變化的版本號(hào)、ACL變化、時(shí)間戳），以允許緩存驗(yàn)證與協(xié)調(diào)更新。每當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)容改變時(shí)，多一個(gè)版本號(hào)，類似HBase。客戶端獲取數(shù)據(jù)的同時(shí)也獲取相對(duì)應(yīng)的版本號(hào)。節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)容以原子方式讀寫，讀操作會(huì)讀取該znode的全部data數(shù)據(jù)，同樣寫操作也會(huì)覆蓋該znode的全部data數(shù)據(jù)，不存在部分讀寫的情況。同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)訪問控制列表ACL（Access Control List）來約束訪問操作，即具有權(quán)限控制。

znode存在兩種：

常規(guī)的znode: 由用戶顯式創(chuàng)建和刪除

ephemeral znode：臨時(shí)型znode, 其生命周期伴隨于創(chuàng)建它的session， session結(jié)束后，ZooKeeper Server會(huì)自動(dòng)刪除它，當(dāng)然用戶也可以顯式的刪除

二、Zookeeper的Watches

Zookeeper對(duì)Node的增刪改查都可觸發(fā)監(jiān)聽，每個(gè)client可對(duì)一個(gè)znode設(shè)置一個(gè)watch事件。當(dāng)watch監(jiān)視的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)通知設(shè)置了該watch的client，即watcher。watch事件是一次性觸發(fā)器，即觸發(fā)一次就會(huì)被取消，該client如果還要監(jiān)視該znode的變化，需要再次設(shè)置相應(yīng)的watch事件。

注：

watch事件異步發(fā)送至觀察者，可能導(dǎo)致當(dāng)兩次觸發(fā)時(shí)間間隔太短的時(shí)候，不同的接收者收到的事件不一致

watch是一次性觸發(fā)的且在獲取watch事件和設(shè)置watch事件之間有延遲，所以不能可靠的觀察到節(jié)點(diǎn)的每一次變化

客戶端監(jiān)視一個(gè)節(jié)點(diǎn)，總是先獲取watch事件，再發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化。
watch事件的順序?qū)?yīng)于zookeeper服務(wù)所見的數(shù)據(jù)更新順序

三、Zookeeper讀寫流程

讀請(qǐng)求到來時(shí)，將直接從replicated database獲取數(shù)據(jù)，replicated database是一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，因此讀寫效率高

寫請(qǐng)求到來時(shí)，所有的寫請(qǐng)求都會(huì)先發(fā)送給一個(gè)稱之為leader的server，然后由該leader廣播給各個(gè)follower（server），在收到超過一半的server反饋的ack之后，認(rèn)為此次寫操作成功。同時(shí)，再寫操作更新到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫之前，會(huì)先持久化到磁盤，用于恢復(fù)。如下圖所示：

四、在dubbo中的應(yīng)用

在分布式系統(tǒng)中，通過使用命名服務(wù)，客戶端應(yīng)用能夠根據(jù)指定名字來獲取資源或服務(wù)的地址，提供者等信息。被命名的實(shí)體通?？梢允羌褐械臋C(jī)器，提供的服務(wù)地址，遠(yuǎn)程對(duì)象等等——這些我們都可以統(tǒng)稱他們?yōu)槊郑∟ame）。其中較為常見的就是一些分布式服務(wù)框架中的服務(wù)地址列表。通過調(diào)用ZK提供的創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的API，能夠很容易創(chuàng)建一個(gè)全局唯一的path，這個(gè)path就可以作為一個(gè)名稱。比如dubbo應(yīng)用中：

服務(wù)提供者在啟動(dòng)的時(shí)候，向ZK上的指定節(jié)點(diǎn)/dubbo/${serviceName}/providers目錄下寫入自己的URL地址，這個(gè)操作就完成了服務(wù)的發(fā)布。

服務(wù)消費(fèi)者啟動(dòng)的時(shí)候，訂閱/dubbo/serviceName/providers目錄下的提供者URL地址，并向/dubbo/serviceName/providers目錄下的提供者URL地址，并向/dubbo/{serviceName} /consumers目錄下寫入自己的URL地址。

注意，所有向ZK上注冊(cè)的地址都是臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，這樣就能夠保證服務(wù)提供者和消費(fèi)者能夠自動(dòng)感應(yīng)資源的變化。

另外，Dubbo還有針對(duì)服務(wù)粒度的監(jiān)控，方法是訂閱/dubbo/${serviceName}目錄下所有提供者和消費(fèi)者的信息。