ZooKeeper学习 (1) 介绍

ZooKeeper介绍

ZooKeeper是一种分布式协调服务，用于管理大型分布式集群。在分布式环境中协调和管理服务是一个复杂的过程，但是ZooKeeper通过其简单的架构和API解决了这个问题。

应用场景

分布式协调组件

在分布式系统中，需要zookeeper作为分布式协调组件，协调分布式系统中的状态。如下图，用户更改了一台服务器A-2上的状态，但是另一台主机A-1上的flag没有做出及时的更改，这就需要zookeeper进行协调，更改A-1的状态，以协调分布式系统中所有服务器的状态。

分布式锁

zookeeper在实现分布式锁上，可以做到强⼀致性。

分布式锁就是将锁放在zookeeper上，当需要上锁时到zookeeper中获取锁。

无状态化的实现

对于分布式系统，将Session或者Cookie等状态信息保存在各个主机上是不现实的。可以利用zookeeper实现分布式系统的无状态化，将登录信息统一保存在zookeeper中，各个分布式主机在zookeeper中获取状态信息。

配置文件说明

zookeeper中配置文件zoo.cfg说明：

# zookeeper时间配置中的基本单位 (毫秒)
tickTime=2000
# 允许follower初始化连接到leader最⼤时⻓，它表示tickTime时间倍数
即:initLimit*tickTime
initLimit=10
# 允许follower与leader数据同步最⼤时⻓,它表示tickTime时间倍数
syncLimit=5
#zookeper 数据存储⽬录及⽇志保存⽬录（如果没有指明dataLogDir，则⽇志也保存在这个
⽂件中）
dataDir=/tmp/zookeeper
#对客户端提供的端⼝号
clientPort=2181
#单个客户端与zookeeper最⼤并发连接数
maxClientCnxns=60
# 保存的数据快照数量，之外的将会被清除
autopurge.snapRetainCount=3
#⾃动触发清除任务时间间隔，⼩时为单位。默认为0，表示不⾃动清除。
autopurge.purgeInterval=1

ZooKeeper内部数据模型

zookeeper是如何保存数据的

在zookeeper中，数据保存在节点上，节点即znode，多个znode之间构成了一棵树形结构，类似于文件系统：

znode的引用方式是路径引用，与文件系统相同/动物/狗，这样的结构让每一个znode节点拥有唯⼀的路径。

znode结构

zookeeper中的znode，包含四个部分：

• data：保存的数据
• acl：权限，定义了什么样的⽤户能够操作这个节点，且能够进⾏怎样的操作。
  • c：create创建，允许在该节点下创建子节点
  • w：write更新，允许更新该节点的数据
  • r：read读取，允许读取该节点的内容及其子节点的列表信息
  • d：delete删除，允许删除该节点及其子节点
  • a：admin管理，允许对该节点进行权限设置
• stat：描述当前znode的元数据
• clild：当前节点的子节点

znode的类型

• 持久节点：创建出的节点，在会话结束后依然存在，保存数据。
• 持久序号节点：创建出的节点，根据先后顺序，会在节点之后带上⼀个数值，越后执行数值越⼤，适⽤于分布式锁的应用场景 - 单调递增。
• 临时节点：临时节点在会话结束后，自动被删除。临时节点通过zookeeper客户端不断PING服务器持续会话，续约session id的时间来维持心跳：

• 临时序号节点：跟持久序号节点相同，适⽤于临时的分布式锁。
• Container节点（3.5.3版本新增）：容器节点，当容器中没有任何⼦节点，该容器节点会被zookeeper定期删除（60s）。
• TTL节点：可以指定节点的到期时间，到期后被zookeeper定期删除。

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zook的服务注册与发现是通过临时节点实现的：服务提供者将服务信息注册在zookeeper的临时节点中，若服务提供者断开了那么临时节点会被删除。

zookeeper的数据持久化

zookeeper的数据是在内存中的，zk提供了两种持久化的机制：

• 事务日志：zookeeper把执行的命令以日志的形式保存在在dataLogDir指定的路径中的文件中。
• 数据快照：zookeeper在一定的时间间隔内做一次内存数据的快照，把该时刻的内存数据保存在快照文件中。

zookeeper在恢复时先恢复快照文件中的数据到内存中，再用日志文件中的数据做增量恢复，这样的恢复速度更快。