ZooKeeper 基本概念

1、ZooKeeper 是什么?

Zookeeper官网地址: http://zookeeper.apache.org/

Zookeeper官网文档地址:http://zookeeper.apache.org/doc/trunk/index.html

ZooKeeper 是Hadoop下的一个子项目,它是一个针对大型分布式系统的可靠协调系统;它提供的功能包括:配置维护、名字服务、分布式同步、组服务等; 它的目标就是封装好复杂易出错的关键服务,将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。

Zookeeper一个最常用的使用场景就是用于担任服务生产者和服务消费者的注册中心,服务生产者将自己提供的服务注册到Zookeeper中心,服务的消费者在进行服务调用的时候先到Zookeeper中查找服务,获取到服务生产者的详细信息之后,再去调用服务生产者的内容与数据,简单示例图如下:

ZooKeeper 基本概念_第1张图片

2、ZooKeeper设计目标:

ZooKeeper允许分布式进程通过共享的层次结构命名空间进行相互协调,这与标准文件系统类似。 名称空间由ZooKeeper中的数据寄存器组成 - 称为znode,这些类似于文件和目录。 与为存储设计的典型文件系统不同,ZooKeeper数据保存在内存中,这意味着ZooKeeper可以实现高吞吐量和低延迟。

Zookeeper层次结构命名空间示意图如下:

ZooKeeper 基本概念_第2张图片

3、ZooKeeper主要特点:

1)、最终一致性:为客户端展示同一视图,这是 ZooKeeper 最重要的性能。2)、可靠性:如果消息被一台服务器接受,那么它将被所有的服务器接受。3)、实时性:ZooKeeper 不能保证两个客户端同时得到刚更新的数据,如果需要最新数据,应该在读数据之前调用sync()接口。4)、等待无关(wait-free):慢的或者失效的 client 不干预快速的client的请求。5)、原子性:更新只能成功或者失败,没有中间其它状态。6)、顺序性:对于所有Server,同一消息发布顺序一致。123456123456

二、ZooKeeper 基本原理

1、ZooKeeper 系统架构

首先看一下 ZooKeeper 的架构图。

ZooKeeper 基本概念_第3张图片

ZooKeeper 的架构图中我们需要了解和掌握的主要有:

(1)ZooKeeper分为服务器端(Server) 和客户端(Client),客户端可以连接到整个 ZooKeeper服务的任意服务器上(除非 leaderServes 参数被显式设置, leader 不允许接受客户端连接)。

(2)客户端使用并维护一个 TCP 连接,通过这个连接发送请求、接受响应、获取观察的事件以及发送心跳。如果这个 TCP 连接中断,客户端将自动尝试连接到另外的 ZooKeeper服务器。客户端第一次连接到 ZooKeeper服务时,接受这个连接的 ZooKeeper服务器会为这个客户端建立一个会话。当这个客户端连接到另外的服务器时,这个会话会被新的服务器重新建立。

(3)上图中每一个Server代表一个安装Zookeeper服务的机器,即是整个提供Zookeeper服务的集群(或者是由伪集群组成);

(4)组成ZooKeeper服务的服务器必须彼此了解。 它们维护一个内存中的状态图像,以及持久存储中的事务日志和快照, 只要大多数服务器可用,ZooKeeper服务就可用;

(5)ZooKeeper 启动时,将从实例中选举一个 leader,Leader 负责处理数据更新等操作,一个更新操作成功的标志是当且仅当大多数Server在内存中成功修改数据。每个Server 在内存中存储了一份数据。

(6)Zookeeper是可以集群复制的,集群间通过Zab协议(Zookeeper Atomic Broadcast)来保持数据的一致性;

(7)Zab协议包含两个阶段:leader election阶段和Atomic Brodcast阶段。

a) 集群中将选举出一个leader,其他的机器则称为follower,所有的写操作都被传送给leader,并通过brodcast将所有的更新告诉给follower。
b) 当leader崩溃或者leader失去大多数的follower时,需要重新选举出一个新的leader,让所有的服务器都恢复到一个正确的状态。
c) 当leader被选举出来,且大多数服务器完成了 和leader的状态同步后,leadder election 的过程就结束了,就将会进入到Atomic brodcast的过程。
d) Atomic Brodcast同步leader和follower之间的信息,保证leader和follower具有形同的系统状态。

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