分布式利器Zookeeper（一）

jokerchu

Zookeeper不论是在实际项目中，还是在各种分布式开源项目中都得到了广泛应用，从本篇博客开始，将为大家带来我对Zookeeper的认识。这个系列将会涵盖Zookeeper的介绍、环境搭建、配置说明、Java操作Zookeeper（原生API方式）、zkclient操作Zookeeper方式、Zookeeper的典型应用场景分析以及Curator框架等。
Hello,Zookeeper
Zookeeper是一个高可用的分布式管理与协调框架，基于ZAB算法（原子消息广播协议）实现。ZK能够很好的保证分布式环境下的数据一致性，这一特性使得ZK是处理分布式一致性问题的利器！这个利器有哪些特性呢，看看下面你就了解了。

可靠性：一旦Zookeeper成功的应用了一个事务，并完成对client的响应，那么Zookeeper内部集群的所有服务器的状态都会是一致的保留下来。
单一视图：由于上面可靠性的保证，使得无论client连接的是ZK集群中的哪个服务器，所看到的数据都是一致的。
顺序一致性：从一个client发起的请求，最终会严格的按照发起的顺序被应用到Zookeeper中去。【实质上，ZK会对每一个client的每一个请求，进行编号，说白了，就是分配一个全局唯一的递增编号，这个编号反映了所有事务操作的先后顺序。】
实时性：通常意义下的实时性是指一旦事务被成功应用，那么client会立刻从服务器端获取到变更后的新数据。ZK仅仅能够保证在一定时间内，client最终一定会能从服务器上获取到最新的数据。
高可用：在ZK集群内部，会有一个Leader，多个Follower。一旦Leader挂掉，那么ZK会通过Paxos算法选举出新的Leader，只要ZK集群内部的服务器有一半以上正常工作，那么ZK就能对外正常提供服务！
简单的数据结构：类似于Linux文件系统的树形结构，简单，实用！（树形层次空间）
高性能：性能有多高呢，举个栗子，比如我们经常通过创建临时节点来处理分布式锁，要知道临时节点是存储在内存中的，在读场景压力测试下，QPS高达10W+！也就是说ZK在读场景下，性能非常突出！

　　

初步认识Zookeeper的数据模型

　　

每一个节点被称为znode，znode可以有子节点目录，并且每个znode可以存储数据（特别需要注意的是临时节点不可以有子节点）
znode如果是临时节点，意味着创建这个znode的client一旦与ZK集群失去联系，这个临时的znode将被自动删除。（事实上，client与ZK通信是采用长连接方式，并通过心跳的方式保持连接，这种状态就是session，一旦session失效，就是连接断开，临时节点会被删除掉）
znode是可以被监控的，不论是znode本身的数据变化，还是该znode下的子节点的变化，都可以进行监控，这也是ZK的核心特性。（很多应用场景就是基于这个特性，后续进行详细介绍）
　　

初步认识Zookeeper的角色组成

　　

这里，我们先了解下ZK Server的身份特性：
Leader：负责客户端的write类型的请求
Follower：负责客户端的read类型请求，并可以参与Leader的选举
watcher：后文介绍。
　　

install Zookeeper

这里以zookeeper-3.4.5版本为例，搭建一个ZK集群（至少要求3个节点，并且各个ZK SERVER之间系统时间保持一致）。使用的机器列表是：192.168.99.121、192.168.99.122、192.168.99.123。

以192.168.99.121为例进行说明：

　　

　　

　　

　　

　　

配置说明：
tickTime：ZK集群与客户端、ZK集群内部SERVER之间的心跳间隔，默认2S。
initLimit：在客户端连接ZK集群时，可以忍受多少个心跳次数。上述的配置表明，如果client初始连接ZK集群，在10*2S=20S内ZK集群没有返回连接成功，即意味着连接失败。
syncLimit：表示ZK集群内部Leader和Follower之间请求应答可以忍受多少个心跳次数。
dataDir：ZK保存数据以及日志的目录。
clientPort：ZK集群对外暴露的接口，即client访问ZK集群的端口（2181）。
server.x = IP:port-a:port-b
X表示是第几号服务器，从0开始编号，并和dataDir下的myid文件对应。
port-a表示Leader和Follower进行信息通信的端口（2888）。
port-b表示Follower进行选举的端口（3888）。
　　

　　

　　

　　

　　

基本的ZK命令

　　

通过zkCli.sh进入客户端进行操作：
查找ls、创建znode节点create（注意每个节点都是有值的）、获取get、设置set。
我们观察下下面几个属性：
ctime和cZxid是一对，表示创建ZNODE的时间和事件编号；
mtime和mZxid是一对，表示修改ZNODE数据内容的时间和事件编号；（通过set指令会改变这2个属性，但是该节点的子节点的变化不会影响该节点）
dataVersion：表示ZNODE数据的版本，注意利用JAVA 原生API进行delete ZNODE时，需要提供version才可以删除ZNODE。（当然我们可以提供-1来跳过版本检查机制）
dataLength、numChildren都好理解。
另外，注意rmr指令可以递归删除ZNODE；而delete只可以删除指定ZNODE。
　　

ZooInspector工具及IntelliJ IDEA与ZK集成

　　

ZooInspector是一个可运行的JAR，运行后直接连接ZK集群中的任何一个SERVER即可。

　　

　　

　　

OK，到这里，一切准备工作就准备就绪了~
咱们下期来看JAVA操作ZK（基于Zookeeper的原生API）、分布式锁探讨、Watch特性等~