学习进阶之Zookeeper学习

如何理解zookeeper？

1、背景

在一个系统中，多个服务可能都会请求一个资源，多个服务同时请求时可能存在脏数据的问题，为了避免这种问题我们需要对多个服务进行上锁，可以通过调度算法来规范服务之间的请求次序。这样其中一个服务请求时，其它服务就等待。在单个系统中可以直接这样实现，但是对于分布式系统不一样。

2、产生

在分布式系统中通过网络连接多个服务，多个服务同时去请求一个资源，那么就需要特定的角色来管理服务的请求次序，就像单个系统中的调度算法一样，而这样的角色就是zookeeper。

3、使用流程

在分布式系统中多个服务向zookeeper中注册，注册之后进行通过zookeeper统一管理，zookeeper来对服务的请求进行加锁，这样一个服务请求资源时，对这部分资源进行加锁，其它服务不能请求，当服务处理完资源释放锁之后其它服务才能进行。这就是zookeeper在分布式系统中实现的分布式锁的思想，这是一种分布式协调技术，协调各个服务的关系以及请求。
所以zookeeper主要实现的是：分布式一致性问题以及分布式锁的实现。

4、介绍

zookeeper介绍：

• 理解节点：zookeeper中的节点可以理解为B-Tree模型，每个节点存储的是自己的数据以及节点的信息，
• 节点分为：临时节点、永久节点
• 临时节点的生命周期依赖于会话、临时节点不允许有子节点
• 永久节点不依赖于会话，在执行删除操作时才会删除永久节点
• 节点在创建时都会维护一个stat的数据结构，里面存储了节点的状态信息：

5、详解

• 对于每个节点都要进行一个监听，在zookeeper中有watch监听器，watch监听每个节点的变化，节点的增删改都会出发watch，watch被触发就会向客户端发送一条通知信息。
• watch中提供了有序的一致性保证。
• watch机制：zookeeper服务器、客户端线程、watchmanager

当客户端向zookeeper服务中注册同时会向watchmanager中存储一个watch对象
，zookeeper服务器触发了watch，向客户端发送通知，客户端从watchmanager中取出watch对象进行回调，告诉zookeeper服务器收到了通知。

6、分布式锁实现

目的：解决分布式系统中的单点故障问题

场景：分布式系统中采用主从模式，一个主节点连接多个从节点，主节点服务分发任务，从节点服务处理任务，若主节点发生故障，则系统瘫痪。

1. 传统的解决方式：通过增加一个备用主节点，备用主节点和主节点发送ping消息和ack确认信息，判断主节点是否挂掉。
   但是会出现一个问题就是ack确认信息因为网路故障没发送成功，导致备用主节点以为主节点已经挂掉（其实没挂掉）。
2. 通过zookeeper解决：设置两个主节点001和002，都向zookeeper中注册，zookeeper的注册机制（paxos算法会推举一个master）会推举一个节点为主节点，例如为001为主节点，002为备用节点。
   若主节点挂掉，zookeeper中通过监听节点信息来发现主节点挂掉了，那么会再进行推举的方式，002被推举为主节点
   若主节点恢复，那么监听到001恢复，则继续执行推举的方式，推举一个主节点出来，另一个为备用节点。

7、总结

• zookeeper通过将服务注册到节点中，通过watch来监控节点的状态，间接的监控了服务的状态，就能够及时的知道服务的状态，然后进行判断处理。避免了网络波动引发的服务之间监控出问题。
• 如可以通过创建临时节点来建立心跳检测机制。如果分布式系统的某个服务节点宕机了，则其持有的会话会超时，此时该临时节点会被删除，相应的监听事件就会被触发。
• 分布式系统的每个服务节点还可以将自己的节点状态写入临时节点，从而完成状态报告或节点工作进度汇报。
• 通过数据的订阅和发布功能，Zookeeper还能对分布式系统进行模块的解耦和任务的调度。
• 通过监听机制，还能对分布式系统的服务节点进行动态上下线，从而实现服务的动态扩容。