Zookeeper基础初探

Zookeeper系列介绍（持续更新）

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• 一文了解Zookeeper数据节点-znode
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• Zookeeper分布式锁实现
• Zookeeper部署模式

ZooKeeper是一种为分布式应用提供高性能、高可用，且具有严格顺序访问控制能力的分布式协调服务。它主要应用在数据的发布/订阅、命名服务、服务注册、分布式锁、Leader选举、分布式队列、分布式ID生成等场景。这些场景下的使用方式该系列后续会详细介绍，本文主要介绍ZooKeeper基础概念。

Zookeeper目标

1. 高性能：Zookeeper将全部数据存储在内存中，以此实现高吞吐和低延迟，适合应用于读较多的场景；

2. 高可用：Zookeeper通常以集群模式部署，集群中服务器之间相互通信，只要一半以上的服务器能正常工作，那么集群就能正常对外提供服务，官网上集群示意图如下；

集群示意图

3. 顺序访问：对于客户端的每个更新请求，Zookeeper都会分配一个全局唯一的递增编号zxid（ZooKeeper Transaction Id），这个编号反应了所有事务操作的先后顺序，应用程序可以使用 ZooKeeper这个特性来实现更高层次的同步原语；

Zookeeper特性

1. 顺序一致性：从同一客户端发起的事务请求，最终会严格按照顺序进入Zookeeper服务中；

2. 原子性：所有请求的处理结果在整个集群中所有机器上的应用情况是一致的，换句话说，要么整个集群中所有服务器都成功处理了某个请求，要么都没处理，绝不会出现只有一部分处理成功的情况；

3. 单一性：无论客户端连到哪一个 ZooKeeper 服务器上，客户端获得的数据状态都是一致的，因为集群中服务器之间都会数据同步，保证一致性；

4. 可靠性：每次更新请求被响应，更新的结果就会被持久化，直到被下一次更新结果覆盖；

5. 实时性：当客户端请求被Zookeeper服务器处理后，Zookeeper仅保证客户端在一段时间内一定能获取最新的服务器数据状态，即Zookeeper保证数据状态的最终一致性，不一定保证数据的强一致性；

Zookeeper集群中的角色

Leader：领导者角色。集群通过选举过程从所有服务器中选举其中一台作为Leader，Leader为客户端提供读和写服务，它是整个集群工作机制的核心。主要承担的任务为：

• 事务请求的唯一调度者和处理者，以此保证集群事务处理的顺序性；

• 集群内部各服务器的调度者；

Follower：追随者角色。主要承担的任务为：

• 参与Leader选举投票；

• 处理客户端非事务请求【读请求】；

• 转发事务请求【创建、更新、删除节点等请求】给Leader服务器；

• 参与事务请求的Proposal提议；

Observer：观察者角色。工作原理和Follower基本一致，唯一区别是Observer不参与任何形式的投票；

集群中角色及职责

Session

• Session(会话)是ZooKeeper中的会话实体，代表了一个客户端会话，其包含4个属性。

• Zookeeper客户端启动时会与服务器建立一个TCP长连接。从连接指令发出后，客户端Session的生命周期就开始了，在整个生命周期内会切换不同的会话状态。

• 通过该TCP连接，客户端能够通过心跳检测与服务器保持有效的会话，也能够向服务器发送请求并接受响应，还能够接收来自服务器的 watch 事件通知，便于实时响应某些操作。

Zookeeper客户端操作