Zookeeper作用和典型應(yīng)用場景
Zookeeper作為一個分布式系統(tǒng)，主要用來解決分布式集群中分布式應(yīng)用系統(tǒng)的一致性問題。Zookeeper不專門存儲數(shù)據(jù)，它的作用主要是用來維護和監(jiān)控存儲數(shù)據(jù)的狀態(tài)變化。通過監(jiān)控這些數(shù)據(jù)的變化，從而達到技術(shù)數(shù)據(jù)的的集群管理。
Zookeeper的設(shè)計模式大致類似于觀察者模式，它負責存儲注冊觀察者們和大家都關(guān)心的信息/數(shù)據(jù)。當一個信息/數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，Zookeeper負責通知這些觀察者們作出相應(yīng)的反應(yīng)
統(tǒng)一命名服務(wù)（NameService）
分布式應(yīng)用中，通常需要有一套完整的命名規(guī)則，既能夠產(chǎn)生唯一的名稱又便于人識別和記住，通常情況下用樹形的名稱結(jié)構(gòu)是一個理想的選擇，樹形的名稱結(jié)構(gòu)是一個有層次的目錄結(jié)構(gòu)，既對人友好又不會重復(fù)。說到這里你可能想到了 JNDI，沒錯 Zookeeper 的 Name Service 與 JNDI 能夠完成的功能是差不多的，它們都是將有層次的目錄結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)到一定資源上，但是 Zookeeper 的 Name Service 更加是廣泛意義上的關(guān)聯(lián)，也許你并不需要將名稱關(guān)聯(lián)到特定資源上，你可能只需要一個不會重復(fù)名稱，就像數(shù)據(jù)庫中產(chǎn)生一個唯一的數(shù)字主鍵一樣。
Name Service 已經(jīng)是 Zookeeper 內(nèi)置的功能，你只要調(diào)用 Zookeeper 的 API 就能實現(xiàn)。如調(diào)用 create 接口就可以很容易創(chuàng)建一個目錄節(jié)點。
配置管理
配置的管理在分布式應(yīng)用環(huán)境中很常見，例如同一個應(yīng)用系統(tǒng)需要多臺 PC Server 運行，但是它們運行的應(yīng)用系統(tǒng)的某些配置項是相同的，如果要修改這些相同的配置項，那么就必須同時修改每臺運行這個應(yīng)用系統(tǒng)的 PC Server，這樣非常麻煩而且容易出錯。
像這樣的配置信息完全可以交給 Zookeeper 來管理，將配置信息保存在 Zookeeper 的某個目錄節(jié)點中，然后將所有需要修改的應(yīng)用機器監(jiān)控配置信息的狀態(tài)，一旦配置信息發(fā)生變化，每臺應(yīng)用機器就會收到 Zookeeper 的通知，然后從 Zookeeper 獲取新的配置信息應(yīng)用到系統(tǒng)中。
集群管理（服務(wù)治理）（Group Membership）
Zookeeper 能夠很容易的實現(xiàn)集群管理的功能，如有多臺 Server 組成一個服務(wù)集群，那么必須要一個“總管”知道當前集群中每臺機器的服務(wù)狀態(tài)，一旦有機器不能提供服務(wù)，集群中其它集群必須知道，從而做出調(diào)整重新分配服務(wù)策略。同樣當增加集群的服務(wù)能力時，就會增加一臺或多臺 Server，同樣也必須讓“總管”知道。
Zookeeper 不僅能夠幫你維護當前的集群中機器的服務(wù)狀態(tài)，而且能夠幫你選出一個“總管”，讓這個總管來管理集群，這就是 Zookeeper 的另一個功能 Leader Election。
它們的實現(xiàn)方式都是在 Zookeeper 上創(chuàng)建一個 EPHEMERAL 類型的目錄節(jié)點，然后每個 Server 在它們創(chuàng)建目錄節(jié)點的父目錄節(jié)點上調(diào)用getChildren()方法并設(shè)置 watch 為 true，由于是 EPHEMERAL 目錄節(jié)點，當創(chuàng)建它的 Server 死去，這個目錄節(jié)點也隨之被刪除，所以 Children 將會變化，這時 getChildren()上的 Watch 將會被調(diào)用，所以其它 Server 就知道已經(jīng)有某臺 Server 死去了。新增 Server 也是同樣的原理。
Zookeeper 如何實現(xiàn) Leader Election，也就是選出一個 Master Server。和前面的一樣每臺 Server 創(chuàng)建一個 EPHEMERAL 目錄節(jié)點，不同的是它還是一個 SEQUENTIAL 目錄節(jié)點，所以它是個 EPHEMERAL_SEQUENTIAL 目錄節(jié)點。之所以它是 EPHEMERAL_SEQUENTIAL 目錄節(jié)點，是因為我們可以給每臺 Server 編號，我們可以選擇當前是最小編號的 Server 為 Master，假如這個最小編號的 Server 死去，由于是 EPHEMERAL 節(jié)點，死去的 Server 對應(yīng)的節(jié)點也被刪除，所以當前的節(jié)點列表中又出現(xiàn)一個最小編號的節(jié)點，我們就選擇這個節(jié)點為當前 Master。這樣就實現(xiàn)了動態(tài)選擇 Master，避免了傳統(tǒng)意義上單 Master 容易出現(xiàn)單點故障的問題。
共享鎖
共享鎖在同一個進程中很容易實現(xiàn)，但是在跨進程或者在不同 Server 之間就不好實現(xiàn)了。Zookeeper 卻很容易實現(xiàn)這個功能，實現(xiàn)方式也是需要獲得鎖的 Server 創(chuàng)建一個 EPHEMERAL_SEQUENTIAL 目錄節(jié)點，然后調(diào)用 getChildren方法獲取當前的目錄節(jié)點列表中最小的目錄節(jié)點是不是就是自己創(chuàng)建的目錄節(jié)點，如果正是自己創(chuàng)建的，那么它就獲得了這個鎖，如果不是那么它就調(diào)用 exists(String path, boolean watch) 方法并監(jiān)控 Zookeeper 上目錄節(jié)點列表的變化，一直到自己創(chuàng)建的節(jié)點是列表中最小編號的目錄節(jié)點，從而獲得鎖，釋放鎖很簡單，只要刪除前面它自己所創(chuàng)建的目錄節(jié)點就行了。
圖 4. Zookeeper 實現(xiàn) Locks 的流程圖
隊列管理
Zookeeper 可以處理兩種類型的隊列：
- 當一個隊列的成員都聚齊時，這個隊列才可用，否則一直等待所有成員到達，這種是同步隊列。
- 隊列按照 FIFO 方式進行入隊和出隊操作，例如實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者模型。
同步隊列用 Zookeeper 實現(xiàn)的實現(xiàn)思路如下：
創(chuàng)建一個父目錄 /synchronizing，每個成員都監(jiān)控標志（Set Watch）位目錄 /synchronizing/start 是否存在，然后每個成員都加入這個隊列，加入隊列的方式就是創(chuàng)建 /synchronizing/member_i 的臨時目錄節(jié)點，然后每個成員獲取 / synchronizing 目錄的所有目錄節(jié)點，也就是 member_i。判斷 i 的值是否已經(jīng)是成員的個數(shù)，如果小于成員個數(shù)等待 /synchronizing/start 的出現(xiàn)，如果已經(jīng)相等就創(chuàng)建 /synchronizing/start。
用下面的流程圖更容易理解：
圖 5. 同步隊列流程圖
同步隊列的關(guān)鍵代碼如下，完整的代碼請看附件：
一個基本的Zookeeper 配置
# 心跳包的發(fā)送頻率,單位是毫秒
tickTime=2000
# Follower 在初始化連接Leader時最大的超時時間
# 在這里既為 10 * tickTime = 2000 ms
initLimit=10
# 這個配置項標識 Leader 與 Follower 之間發(fā)送消息，
# 請求和應(yīng)答時間長度，最長不能超過多少個 tickTime 的時間長度，總的時間長度就是 5*2000= 10 秒
syncLimit=5
# 保存內(nèi)存快照和
dataDir=../dataDir
# 保存日志的目錄
dataLogDir= ../dataLogDir
# 提供給客戶端連接Zookeeper服務(wù)的端口
clientPort=2181
# Zookeeper能夠管理的最大的客戶端連接,一般情況下不需要
#maxClientCnxns=60
# 下面的配置是集群式的配置。。。。
#server.A=B：C：D：
#其中 A 是一個數(shù)字，表示這個是第幾號服務(wù)器；
#B 是這個服務(wù)器的 ip 地址；C 表示的是這個服務(wù)器與集群中的 Leader 服務(wù)器交換信息的端口；
#D 表示的是萬一集群中的 Leader 服務(wù)器掛了，需要一個端口來重新進行選舉，選出一個新的 Leader，而這個端口就是用來執(zhí)行選舉時服務(wù)器相互通信的端口。
server.1=localhost:8081:9001
server.2=localhost:8082:9002
server.3=localhost:8083:9003
# 集群內(nèi)服務(wù)的數(shù)量最少要>= 3
遇到的問題
- log4j 文件要放 到當前的classPath下面。除非你去配置啟動參數(shù)
- 官方的example 中的 host:port 指的是leader(single) server的host:port
- 在啟動Zkserver 后，點擊進入zkcli 界面，然后新建 - create /node data....example 里面的例子就是監(jiān)控這里面的數(shù)據(jù)
