文章目录

• Zookeeper 简介
• • 分布式系统定义及面临的问题
  • Zookeeper 如何解决分布式系统面临的问题
  • zookeeper 的基本概念
  • • 基本概念
    • • ① 集群角色
      • ② 会话（Session）
      • ③ 数据节点（Znode）
      • ④ 版本
      • ⑤ Watcher（事件监听器）
      • ⑥ ACL

Zookeeper 简介

分布式系统定义及面临的问题

Zookeeper 最为主要的使用场景，是作为分布式系统的分布式协同服务。

我们将分布式系统定义为：分布式系统是同事跨越多个物理主机，独立运行的多个软件所组成的系统。类比一下，分布式系统就是一群人干活，人多力量大，每个服务器的算力是有限的，但是通过分布式系统，由n个服务器组成起来的集群，算力可以试无限扩张的。

优点显而易见，人多干活快，并且互为备份，但是缺点也很明显。我们可以想象一下，以一个小研发团队开发软件为例，假设我们有一个5人的项目组，要开始一个系统的开发，项目组将面临如下问题：

Zookeeper 如何解决分布式系统面临的问题

Zookeeper 对分布式系统的协调，使用是第二种方式，共享存储。其实共享存储，分布式应用也需要和存储进行 络通信。

实际上，通过Zookeeper 实现分布式协同的原理，和项目组通过SVN同步工作任务的例子是一样的。Zookeeper 就像是SVN，存储了任务的分配、完成情况等共享信息。每个分布式应用的节点就是组员，订阅这些共享信息。当主节点对某个从节点的分工信息作出改变时，相关订阅的从节点得到zookeeper的通知，取得自己最新的任务分配。完成工作后，把完成情况存储到 zookeeper，主节点订阅了该任务的完成情况信息，所以将得到zookeeper的完工通知。

Slave 节点想要获取 zookeeper 的更新通知，需事先在关心的数据节点上设置观察点

大多数分布式系统中出现的问题，都源于信息的共享除了问题。如果各个节点间信息不能及时共享合同部，那么就会在协作过程中产生各种问题。zookeeper解决协同问题的关键，就是在于保证分布式系统信息的一致性。

zookeeper 的基本概念

zookeeper 是一个开源的分布式协调服务，其设计目标是将那些复杂且容易出错的分布式一致性服务封装起来，构成一个高效可靠的原语集，并以一些简单的接口提供给用户使用。zookeeper 是一个典型的分布式数据一致性的解决方案，分布式应用程序可以基于它实现诸如 数据订阅/发布、负载均衡、命名服务、集群管理、分布式锁和分布式队列 等功能。

基本概念

① 集群角色

通常在分布式系统中，构成一个集群的每一台机器都有自己的角色，最典型的集群就是 Master / Slave 模式（主从模式），此情况下把所有能够处理写操作的机器成为 Master 机器，把所有通过异步复制方式获取最新数据，并提供读服务的机器称为 Slave 机器

而在zookeeper 中，它没有沿用传统的 Master/Slave 概念，而是引入了 Leader、Follower、Observer 三种角色。

zookeeper 集群中的所有机器通过 Leader 选举来选定一台被称为 Leader 的机器，Leader 服务器为客户端提供读和写服务。除Leader 外，其他机器包括 Follower 和 Observer也能提读服务，Follower 和 Observer 唯一的区别是 Observer 不参与 Leader 选举过程，不参与写操作的过半写成功策略，因此 Observer 可以在不影响写性能的情况下提升集群的性能。

② 会话（Session）

Session 指客户端会话，一个客户端连接是指客户端和服务端之间的一个 TCP 长连接，zookeeper 对外的服务端口默认为 2181,。客户端启动的时候，首先会与服务器建立一个 TCP 连接，从第一次连接建立开始，客户端会话的生命周期也开始了，通过这个连接，客户端能够心跳检查与服务器保持有效的会话，也能够向 zookeeper 服务器发送请求并接受响应，同时还能通过该连接接受来自服务器的 Watch 时间通知。

③ 数据节点（Znode）

在谈到分布式的时候，我们通常说的 “节点” 是指组成集群的每一台机器。然而在zookeeper中，“节点” 分为两类，第一类同样是指构成集群的机器，我们称之为机器节点；第二类则是指数据模型中的数据单元，我们称之为数据节点—— ZNode。zookeeper将所有数据存储在内存中，数据模型是一棵树（ZNode Tree），由斜杠（/）进行分割的路径，就是一个 ZNode，例如 /app/path1 。每个 ZNode 上都会保存自己的数据内容，同时还会保存一系列属性信息。

④ 版本

上面我们提到，zookeeper 的每个ZNode 上都会存储数据，对于每个ZNode，zookeeper都会为其维护一个叫做 stat 的数据结构，Stat 记录了这个ZNode的三个数据版本，分别是 version（当前ZNode的版本）、cversion（当前ZNode子节点的版本）、aversion（当前ZNode的ACL版本）

⑤ Watcher（事件监听器）

Watcher（事件监听器），是zookeeper中一个很重要的特性，zookeeper 允许用户在指定节点上注册一些 Watcher，并且在一些特定时间触发的时候，zookeeper 服务端会将事件通知到感兴趣的客户端，该机制是 zookeeper 实现分布式协调服务的重要特性

⑥ ACL

zookeeper 采用ACL（Access Control Lists）策略来进行权限控制，其定义了如下五种权限：

• CREATE：创建子节点的权限
• READ：获取节点数据和子节点列表的权限
• WRITE：更新节点数据的权限
• DELETE：删除子节点的权限
• ADMIN：设置节点ACL的权限

其中需要注意的是，CREATE 和 DELETE 这两种权限都是针对子节点的权限控制

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