ZooKeeper 简介和使用场景

一、前言

ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等（来源于百度百科）。

二、使用场景

• 分布式配置中心（disconf）
  Distributed Configuration Management Platform(分布式配置管理平台) ，它是专注于各种分布式系统配置管理 的通用组件/通用平台, 提供统一的配置管理服务，是一套完整的基于zookeeper的分布式配置统一解决方案。
  流程如下图所示
  
  启动事件A： 以下按顺序发生。
  A3：扫描静态注解类数据，并注入到配置仓库里。
  A4+A2：根据仓库里的配置文件、配置项，去 disconf-web 平台里下载配置数据。这里会有主备竞争
  A5：将下载得到的配置数据值注入到仓库里。
  A6：根据仓库里的配置文件、配置项，去ZK上监控节点。
  A7+A2：根据XML配置定义，到 disconf-web 平台里下载配置文件，放在仓库里，并监控ZK节点。这里会有主备竞争。
  A8：A1-A6均是处理静态类数据。A7是处理动态类数据，包括：实例化配置的回调函数类；将配置的值注入到配置实体里。
  更新配置事件B： 以下按顺序发生。
  B1：管理员在 Disconf-web 平台上更新配置。
  B2：Disconf-web 平台发送配置更新消息给ZK指定的节点。
  B3：ZK通知 Disconf-cient 模块。
  B4：与A4一样。
  B5：与A5一样。
  B6：基本与A4一样，唯一的区别是，这里还会将配置的新值注入到配置实体里。
  主备机切换事件C： 以下按顺序发生。
  C1：发生主机挂机事件。
  C2：ZK通知所有被影响到的备机。
  C4：与A2一样。
  C5：与A4一样。
  C6：与A5一样。
  C7：与A6一样。
  由以上流程可知，zookeeper在disconf中的主要作用是，存储数据和提供数据变更通知（watch机制）及挂机通知（临时节点特性）。

• 服务注册与发现（dubbo）
  Dubbo是阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架，使得应用可通过高性能的 RPC 实现服务的输出和输入功能，可以和Spring框架无缝集成。
  
  Provider 暴露服务的服务提供方
  Consumer 调用远程服务的服务消费方
  Registry 服务注册与发现的注册中心
  Monitor 统计服务的调用次数和调用时间的监控中心
  Container 服务运行容器
  Dubbo目前支持4种注册中心,（multicast zookeeper redis simple）推荐使用Zookeeper注册中心。
  zookeeper在dubbo中的作用主要是服务注册和发现，Consumer在启动时向Registry订阅需要的服务获取Provider列表，根据配置的服务调用策略选择合适的Provider访问。同时，如果Provider掉线，临时节点被删除，Registry会通知Consumer更新服务列表。这里用的是zookeeper的临时节点特性和watch机制。

• 服务协调（kafka）
  Kafka是由Apache软件基金会开发的一个开源流处理平台，由Scala和Java编写。Kafka是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统，它可以处理消费者在网站中的所有动作流数据。
  Kafka 集群中有一个 broker 会被选举为 Controller，负责管理集群 broker 的上下线，所有 topic 的分区副本分配和 leader 选举等工作。Controller 的管理工作都是依赖于 Zookeeper 的。

Zookeeper在Kafka集群中主要用于协调管理，主要作用：

1. Kafka将元数据信息(broker,topic,partition)保存在Zookeeper中
2. 通过Zookeeper的协调管理来实现整个kafka集群的动态扩展
3. 实现整个集群的负载均衡
4. Producer通过 Zookeeper 感知 partition 的Leader
5. 保存Consumer消费的状态信息
6. 通过 Zookeeper管理集群配置，选举 Kafka Leader，以及在 Consumer Group 发生变化时进行 Rebalance

同样也是用了临时节点特性、watch机制还有选举

• 分布式锁
  什么是分布式锁？
  应用分布式部署，不同进程的线程对同一资源改变，需要保证先后顺序。在同一个进程中，我们可以通过ReentrantLock和synchronized锁住资源，在不同进程中，线程级的锁已经失效。

分布式锁需要保证公平可重入，Zookeeper的临时顺序节点，是实现分布式锁的好苗子。原因如下：

• ZooKeeper的每一个节点，都是一个天然的顺序发号器。
• ZooKeeper节点的递增有序性，可以确保锁的公平
• ZooKeeper的节点监听机制，可以保障占有锁的传递有序而且高效
• ZooKeeper的节点监听机制，能避免羊群效应
  如下图所示
  

也是用了临时顺序节点特性、watch机制

后续

本篇介绍了zookeeper的基本使用场景，后续文章将着重分析下zookeeper的源码、各种节点的原理和watch机制的实现。