zooKeeper

项目中一直依赖zooKeeper（线上环境是5个节点），这里对zooKeep最基础的知识做一个简单的介绍。

在工作中学习还是以用为主，要多问自己这个工具有什么用途？能在项目中有什么应用？

预备知识：

ZooKeeper是一个分布式的应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现。分布式系统的一大难点在于网络是不可靠的。分布式中的节点需要互相通信，如果通信失败，可能是节点问题，也有可能是网络问题。

如果是同一台机器内多线程的协调，需要学习并发知识；而多台机器之间的协调，则需要学习分布式知识。

一、服务注册

我们的工程中dubbo强依赖zookeeper，此时的zookeeper是作为服务注册中心。根据CAP定理，一个分布式系统不可能同时满足C(一致性)、A(可用性)和P(分区容错性)。zookeeper满足的CP。如果zookeeper中的leader节点宕机，会选举新的leader，此时zookeeper会处于不可用状态，如果选举时间太长，会带来非常糟糕的后果。针对以上问题，Spring Cloud的Eureka的设计就保证了AP，其原理是每个节点是平等的（peer to peer），保证最终一致性。

二、Master选举

三个Batch Job 部署在三台机器上，但是这三个Batch Job同一个时刻只能有一个运行，如果其中某个不幸down掉，剩下的两个就需要做个选举，选出来的那个Batch Job 需要“继承遗志”，继续工作。

一个方案是利用数据库表主键不能冲突的特性，让这三个Batch Job 都向同一个表中插入同样的数据，谁先成功谁就是Master 。这个方案的漏洞是如果抢到Master的那个Batch Job挂掉了，别人永远就抢不到了！ 因为记录已经存在了， 别的Batch Job 没法插入数据了！补救方案是加入定期更新的机制，master会定期更新状态，否则会认为master处于下限状态。

如果使用redis原理与上述方案类似。

如果使用zookeeper，三个Batch Job启动以后，都去注册中心争抢着去创建一个树的节点（例如/master ），谁创建成功谁就是Master （当然zookeeper必须保证只能创建成功一次，其他请求就失败了），其他两个Batch Job就对这个节点虎视眈眈地监控，如果这个节点被删除，就开始新一轮争抢，去创建那个/master节点。

使用zookeeper有一个复杂的情况， 如果机器1并没有死掉，只是和注册中心长时间连接不上，注册中心会发现Session超时，会把机器1创建的/master删除。 让机器2和机器3去抢，如果机器3成为了master, 开始运行Batch Job,  但是机器1并不知道自己被解除了Master的职务， 还在努力的运行Batch Job，这就冲突了！所以机器1感知到和注册中心断开之后，自己要停止任务。

三、分布式锁

锁是同步临界资源（共享资源）的工具，如果是在同一机器内，那么使用并发机制。如果是多态机器竞争资源，那么需要分布式锁。

这些系统在注册中心的/distribute_lock下都创建子节点， 每个节点都有编号。各个系统去检查自己的编号，谁的编号小就认为谁持有了锁， 例如系统1。

系统1持有了锁，就可以对共享资源进行操作了， 操作完成以后process_01这个节点删除， 再创建一个新的节点（编号变成process_04了）。

此时系统2持有锁。如此循环反复，分布式锁就实现了。

四、一点原理

关于zookeeper还有其他功能，这里就此打住，最后说一点zookeeper的内部原理。

1）Session： 表示某个客户系统（例如Batch Job）和ZooKeeper之间的连接会话,  Batch Job连上ZooKeeper以后会周期性地发送心跳信息， 如果Zookeepr在特定时间内收不到心跳，就会认为这个Batch Job已经死掉了, Session 就会结束。（依赖心跳维持Session）

2）zookeeper的最基础的数据结构是Znode，在此基础之上定义了原语（关于数据结构的操作）。按类型可以分为永久的znode（除非主动删除，否则一直存在），临时的znode（Session结束就会删除）和 顺序znode（分布式锁中的process_01,process_02.....）

3.) Watch ： 某个客户系统（例如Batch Job）可以监控znode， znode节点的变化（删除，修改数据等）都可以通知Batch Job， 这样Batch Job可以采取相应的动作，例如争抢着去创建节点。

参考资料：

什么是Zookeeper?

ZooKeeper学习第一期---Zookeeper简单介绍 - sunddenly - 博客园