ZooKeeper——学习笔记

    xiaoxiao2022-07-07  155

    一、什么是ZooKeeper

    ZooKeeper主要服务于分布式系统,可以用ZooKeeper来做:统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。

    使用分布式系统就无法避免对节点管理的问题(需要实时感知节点的状态、对节点进行统一管理等等),而由于这些问题处理起来可能相对麻烦和提高了系统的复杂性,ZooKeeper作为一个能够通用解决这些问题的中间件就应运而生了。

    ZooKeeper的数据结构,跟Unix文件系统非常类似,可以看做是一颗树,每个节点叫做ZNode。每一个节点可以通过路径来标识,结构图如下:

                                                 

    那ZooKeeper这颗"树"有什么特点呢??ZooKeeper的节点我们称之为Znode,Znode分为两种类型:

    短暂/临时(Ephemeral):当客户端和服务端断开连接后,所创建的Znode(节点)会自动删除

    持久(Persistent):当客户端和服务端断开连接后,所创建的Znode(节点)不会删除

    ZooKeeper和Redis一样,也是C/S结构(分成客户端和服务端)

    ZooKeeper怎么来做:统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。

    统一配置管理:

    比如我们现在有三个系统A、B、C,他们有三份配置,分别是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml,然后,这三份配置又非常类似,很多的配置项几乎都一样。

    此时,如果我们要改变其中一份配置项的信息,很可能其他两份都要改。并且,改变了配置项的信息很可能就要重启系统

    于是,我们希望把ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml相同的配置项抽取出来成一份公用的配置common.yml,并且即便common.yml改了,也不需要系统A、B、C重启。

    做法:我们可以将common.yml这份配置放在ZooKeeper的Znode节点中,系统A、B、C监听着这个Znode节点有无变更,如果变更了,及时响应。

    统一命名服务:

    统一命名服务的理解其实跟域名一样,是我们为这某一部分的资源给它取一个名字,别人通过这个名字就可以拿到对应的资源。

    比如说,现在我有一个域名www.java3y.com,但我这个域名下有多台机器:

    192.168.1.1

    192.168.1.2

    192.168.1.3

    192.168.1.4

    别人访问www.java3y.com即可访问到我的机器,而不是通过IP去访问。

    分布式锁:

    系统A、B、C都去访问/locks节点

    访问的时候会创建带顺序号的临时/短暂(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)节点,比如,系统A创建了id_000000节点,系统B创建了id_000002节点,系统C创建了id_000001节点。

    接着,拿到/locks节点下的所有子节点(id_000000,id_000001,id_000002),判断自己创建的是不是最小的那个节点。

    如果是,则拿到锁。

           释放锁:执行完操作后,把创建的节点给删掉

    如果不是,则监听比自己要小1的节点变化

    举个例子:

    系统A拿到/locks节点下的所有子节点,经过比较,发现自己(id_000000),是所有子节点最小的。所以得到锁

    系统B拿到/locks节点下的所有子节点,经过比较,发现自己(id_000002),不是所有子节点最小的。所以监听比自己小1的节点id_000001的状态

    系统C拿到/locks节点下的所有子节点,经过比较,发现自己(id_000001),不是所有子节点最小的。所以监听比自己小1的节点id_000000的状态

    ……

    等到系统A执行完操作以后,将自己创建的节点删除(id_000000)。通过监听,系统C发现id_000000节点已经删除了,发现自己已经是最小的节点了,于是顺利拿到锁。

    集群状态:

    经过上面几个例子,我相信大家也很容易想到ZooKeeper是怎么"感知"节点的动态新增或者删除的了。

    还是以我们三个系统A、B、C为例,在ZooKeeper中创建临时节点即可:

    只要系统A挂了,那/groupMember/A这个节点就会删除,通过监听groupMember下的子节点,系统B和C就能够感知到系统A已经挂了。(新增也是同理)

    除了能够感知节点的上下线变化,ZooKeeper还可以实现动态选举Master的功能。(如果集群是主从架构模式下)

    原理也很简单,如果想要实现动态选举Master的功能,Znode节点的类型是带顺序号的临时节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)就好了。

    Zookeeper会每次选举最小编号的作为Master,如果Master挂了,自然对应的Znode节点就会删除。然后让新的最小编号作为Master,这样就可以实现动态选举的功能了。

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