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ZooKeeper 特點(diǎn)/設(shè)計(jì)目的

ZooKeeper 作為一個(gè)集群提供數(shù)據(jù)一致的協(xié)調(diào)服務(wù)，自然，最好的方式就是在整個(gè)集群中的 各服務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的復(fù)制和同步。

數(shù)據(jù)復(fù)制的好處

1、容錯(cuò)：一個(gè)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)，不至于讓整個(gè)集群無法提供服務(wù)

2、擴(kuò)展性：通過增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)能提高 ZooKeeper 系統(tǒng)的負(fù)載能力，把負(fù)載分布到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上

3、高性能：客戶端可訪問本地 ZooKeeper 節(jié)點(diǎn)或者訪問就近的節(jié)點(diǎn)，依次提高用戶的訪問速度

設(shè)計(jì)目的

1、最終一致性：client不論連接到哪個(gè)Server，展示給它都是同一個(gè)視圖，這是zookeeper最重要的性能。 
2、可靠性：具有簡(jiǎn)單、健壯、良好的性能，如果消息被到一臺(tái)服務(wù)器接受，那么它將被所有的服務(wù)器接受。 
3、實(shí)時(shí)性：Zookeeper保證客戶端將在一個(gè)時(shí)間間隔范圍內(nèi)獲得服務(wù)器的更新信息，或者服務(wù)器失效的信息。但由于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等原因，Zookeeper不能保證兩個(gè)客戶端能同時(shí)得到剛更新的數(shù)據(jù)，如果需要最新數(shù)據(jù)，應(yīng)該在讀數(shù)據(jù)之前調(diào)用sync()接口。 
4、等待無關(guān)（wait-free）：慢的或者失效的client不得干預(yù)快速的client的請(qǐng)求，使得每個(gè)client都能有效的等待。 
5、原子性：更新只能成功或者失敗，沒有中間狀態(tài)。 
6、順序性：包括全局有序和偏序兩種：全局有序是指如果在一臺(tái)服務(wù)器上消息a在消息b前發(fā)布，則在所有Server上消息a都將在消息b前被發(fā)布；偏序是指如果一個(gè)消息b在消息a后被同一個(gè)發(fā)送者發(fā)布，a必將排在b前面。 

ZooKeeper 典型應(yīng)用場(chǎng)景

命名服務(wù)

　　命名服務(wù)是分布式系統(tǒng)中較為常見的一類場(chǎng)景，分布式系統(tǒng)中，被命名的實(shí)體通?？梢允羌?群中的機(jī)器、提供的服務(wù)地址或遠(yuǎn)程對(duì)象等，通過命名服務(wù)，客戶端可以根據(jù)指定名字來獲 取資源的實(shí)體、服務(wù)地址和提供者的信息。Zookeeper 也可幫助應(yīng)用系統(tǒng)通過資源引用的方 式來實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的定位和使用，廣義上的命名服務(wù)的資源定位都不是真正意義上的實(shí)體資源， 在分布式環(huán)境中，上層應(yīng)用僅僅需要一個(gè)全局唯一的名字。Zookeeper 可以實(shí)現(xiàn)一套分布式 全局唯一 ID 的分配機(jī)制。

配置管理

　　程序總是需要配置的，如果程序分散部署在多臺(tái)機(jī)器上，要逐個(gè)改變配置就變得困難?，F(xiàn)在 把這些配置全部放到 ZooKeeper 上去，保存在 ZooKeeper 的某個(gè)目錄節(jié)點(diǎn)中，然后所有相關(guān)應(yīng)用程序?qū)@個(gè)目錄節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)聽，一旦配置信息發(fā)生變化，每個(gè)應(yīng)用程序就會(huì)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)中就好

集群管理

所謂集群管理無在乎兩點(diǎn)：是否有機(jī)器退出和加入、選舉 master。

　　對(duì)于第一點(diǎn)，所有機(jī)器約定在父目錄 GroupMembers 下創(chuàng)建臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)，然后監(jiān)聽父目錄 節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)變化消息。一旦有機(jī)器掛掉，該機(jī)器與 ZooKeeper 的連接斷開，其所創(chuàng)建的 臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)被刪除，所有其他機(jī)器都收到通知：某個(gè)兄弟目錄被刪除，于是，所有人都知 道：有兄弟掛了。新機(jī)器加入也是類似，所有機(jī)器收到通知：新兄弟目錄加入，又多了個(gè)新 兄弟。

　　對(duì)于第二點(diǎn)，我們稍微改變一下，所有機(jī)器創(chuàng)建臨時(shí)順序編號(hào)目錄節(jié)點(diǎn)，每次選取編號(hào)最小 的機(jī)器作為 master 就好。當(dāng)然，這只是其中的一種策略而已，選舉策略完全可以由管理員 自己制定。

分布式鎖

有了 ZooKeeper 的一致性文件系統(tǒng)，鎖的問題變得容易。 鎖服務(wù)可以分為兩三類

一個(gè)是寫鎖，對(duì)寫加鎖，保持獨(dú)占，或者叫做排它鎖，獨(dú)占鎖

一個(gè)是讀鎖，對(duì)讀加鎖，可共享訪問，釋放鎖之后才可進(jìn)行事務(wù)操作，也叫共享鎖

一個(gè)是控制時(shí)序，叫時(shí)序鎖

　　對(duì)于第一類，我們將 ZooKeeper 上的一個(gè) znode 看作是一把鎖，通過 createznode 的方式來 實(shí)現(xiàn)。所有客戶端都去創(chuàng)建 /distribute_lock 節(jié)點(diǎn)，最終成功創(chuàng)建的那個(gè)客戶端也即擁有了 這把鎖。用完刪除掉自己創(chuàng)建的 distribute_lock 節(jié)點(diǎn)就釋放出鎖

　　對(duì)于第二類， /distribute_lock 已經(jīng)預(yù)先存在，所有客戶端在它下面創(chuàng)建臨時(shí)順序編號(hào)目錄 節(jié)點(diǎn)，和選 master 一樣，編號(hào)最小的獲得鎖，用完刪除，依次有序

隊(duì)列管理

　　兩種類型的隊(duì)列：

　　1、同步隊(duì)列：當(dāng)一個(gè)隊(duì)列的成員都聚齊時(shí)，這個(gè)隊(duì)列才可用，否則一直等待所有成員到達(dá)。

　　2、先進(jìn)先出隊(duì)列：隊(duì)列按照 FIFO 方式進(jìn)行入隊(duì)和出隊(duì)操作。

　　第一類，在約定目錄下創(chuàng)建臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)，監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)數(shù)目是否是我們要求的數(shù)目。

　　第二類，和分布式鎖服務(wù)中的控制時(shí)序場(chǎng)景基本原理一致，入列有編號(hào)，出列按編號(hào)。 同步隊(duì)列的流程圖：