ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，它包含一个简单的原语集，分布式应用程序可以基于它实现同步服务，配置维护和命名服务等。Zookeeper是hadoop的一个子项目，其发展历程无需赘述。在分布式应用中，由于工程师不能很好地使用锁机制，以及基于消息的协调机制不适合在某些应用中使用，因此需要有一种可靠的、可扩展的、分布式的、可配置的协调机制来统一系统的状态。Zookeeper的目的就在于此。本文简单分析zookeeper的工作原理，对于如何使用zookeeper不是本文讨论的重点。

Zookeeper是什么？

引用官方的说法：“Zookeeper是一个高性能，分布式的，开源分布式应用协调服务。它提供了简单原始的功能，分布式应用可以基于它实现更高级 的服务，比如同步，配置管理，集群管理，名空间。它被设计为易于编程，使用文件系统目录树作为数据模型。服务端跑在java上，提供java和C的客户端 API”。

Zookeeper总体结构

Zookeeper服务自身组成一个集群(2n+1个服务允许n个失效)。Zookeeper服务有两个角色，一个是leader，负责写服务和数据同步，剩下的是follower，提供读服务，leader失效后会在follower中重新选举新的leader。

Zookeeper逻辑图如下，

  1. 客户端可以连接到每个server，每个server的数据完全相同。

  2. 每个follower都和leader有连接，接受leader的数据更新操作。

  3. Server记录事务日志和快照到持久存储。

  4. 大多数server可用，整体服务就可用。

Zookeeper数据模型

Zookeeper表现为一个分层的文件系统目录树结构（不同于文件系统的是，节点可以有自己的数据，而文件系统中的目录节点只有子节点）。

数据模型结构图如下，

圆形节点可以含有子节点，多边形节点不能含有子节点。一个节点对应一个应用，节点存储的数据就是应用需要的配置信息。

Zookeeper 特点

  • 顺序一致性：按照客户端发送请求的顺序更新数据。

  • 原子性：更新要么成功，要么失败，不会出现部分更新。

  • 单一性 ：无论客户端连接哪个server，都会看到同一个视图。

  • 可靠性：一旦数据更新成功，将一直保持，直到新的更新。

  • 及时性：客户端会在一个确定的时间内得到最新的数据。

Zookeeper运用场景

  • 数据发布与订阅 （我的业务用到这个特性，后面会有详细介绍）

应用配置集中到节点上，应用启动时主动获取，并在节点上注册一个watcher，每次配置更新都会通知到应用。

  • 名空间服务

分布式命名服务，创建一个节点后，节点的路径就是全局唯一的，可以作为全局名称使用。

  • 分布式通知/协调

不同的系统都监听同一个节点，一旦有了更新，另一个系统能够收到通知。

  • 分布式锁

Zookeeper能保证数据的强一致性，用户任何时候都可以相信集群中每个节点的数据都是相同的。一个用户创建一个节点作为锁，另一个用户检测该节点，如果存在，代表别的用户已经锁住，如果不存在，则可以创建一个节点，代表拥有一个锁。

  • 集群管理

每个加入集群的机器都创建一个节点，写入自己的状态。监控父节点的用户会受到通知，进行相应的处理。离开时删除节点，监控父节点的用户同样会收到通知。