Zookeeper使用场景

学 Zookeeper 就是为了用它，接下来我就介绍以下常用的使用场景。

1、数据发布/订阅

1.1、介绍

数据发布/订阅，顾名思义就是发布者将数据发布到 Zookeeper 上，然后供订阅者进行数据订阅和监控，进而实现动态改变和获取数据的目的。

1.2、示例

需求：当我们部署集群时，需要重复修改每个节点的配置信息，节点少的时候还好，如果多了，并且需要修改频繁的时候就会很浪费时间。此时以数据库连接信息为例，连接信息包括：IP地址，端口号，用户名，密码，数据库名称。

解决： 为解决上述需求，我们可以引入 Zookeeper 作为配置中心，将所有的配置信息都发布到 Zookeeper 上，然后供集群所有节点进行数据订阅和监控，当需要修改配置时，只需修改 Zookeeper 上的数据，就可以触发所有节点进行修改。

注册中心.png

设计思路如下：

1. 创建一个永久节点（mysql）表示为数据库连接信息。
2. 在 mysql 节点下创建多个子节点，表示IP地址，端口号，用户名，密码，数据库名称。
3. 所有的客户端都获取 mysql 节点下的子节点信息，并注册监控事件。
4. 当数据库连接信息有变化时，所有客户端都能被触发，重新执行步骤3。

2、Master选举

2.1、介绍

Master 选举就是从集群中选出一个所谓的 "老大"，这里称之为 Master，Master 往往用来协调集群中其他系统单元，具有对分布式系统状态变更的决定权。

2.2、示例

需求：需要从集群选出一个节点作为主节点 (Master)，来处理工作，其他节点作为从节点，当主节点挂掉时，其他节点接着竞选主节点。

解决： 为解决上述需求，我们可以引入 Zookeeper 服务，通过所有节点竞争创建同一个节点（Master），创建成功的为主节点，其他节点只能监控 Master 节点，当 Master 节点被删除时，接着去竞争创建。

Master选举.png

设计思路如下：

1. 创建一个永久节点（App1）表示为App1集群。
2. 集群中的所有节点都竞争创建名为 Master 的临时节点（这里设计为临时节点的原因是当主节点宕机时，临时节点也就跟着被删除了）。
3. 创建成功 Master 节点的集群节点就是主节点，处理功能，当然还可以将主节点的一些本地信息存储到 Master 节点中，供监控系统展示主节点信息。
4. 其他集群节点就对 Master 节点注册监控。
5. 当Master 节点删除时，其他节点都收到通知，重新执行步骤2。

3、分布式锁

3.1、介绍

分布式锁是控制分布式系统之间同步访问共享资源的一种方式。比如你的项目为单体应用是，就可以使用Synchronize 或者 Lock 锁来实现同步访问共享资源。但是如果是分布式应用，多个应用之间如果想同步访问共享资源时 Synchronize 和 Lock 就不管用了，所以就提出了分布式锁的概念。现在实现分布式锁的方式有很多种，比如：Redis，数据库，Zookeeper。这里只说 Zookeeper 实现分布式锁的思路。

3.2、示例

需求：当一个分布式系统中，需要同步访问共享某一个资源时，怎么才能防止并发问题呢？

解决：如果理解了上面的 Master 选举的思想，应该就明白 Zookeeper 怎么实现分布式锁了（创建指定节点，创建成功的线程就是获取到锁）。但是如果使用上面的方式实现的话有一个问题，如果现在有成千上百个线程同时获取分布式锁时，就会出现羊群效应。

羊群效应：当并发量比较高时，当线程释放锁时，其他所有的线程都需要抢占锁（即创建锁节点），就会出现大量的创建请求，所以就出现了羊群效应。如何解决羊群效应呢？请看下图：

分布式锁.png

设计思路如下：

1. 当线程需要获取锁时，就创建一个节点路径为 lock 的临时有序节点（使用临时节点是为了防止死锁的问题）。
2. 获取 /MyLock 的子节点列表。
3. 判断自己创建的节点是否为第一个。
4. 如果是第一个，说明获取到了锁，执行业务代码。
5. 如果不是第一个，就对自己的前一个节点注册监控，当前一个节点删除时，就重新执行步骤2。
6. 当执行完业务代码时，删除自己创建的节点。

这样每次释放锁，就不会让其他所有线程都去抢占锁，只需要让下一个节点去抢占锁就可以了。避免了羊群效应。

注意：上面讲述的是排他锁，只有一个线程能获取到锁。如果想实现读写锁，该怎么进行变形呢？自己可以尝试思考一下。

4、分布式唯一性ID

4.1、介绍

在过去的单库单表型系统中，通常可以使用数据库字段自带的auto_increment属性来自动为每条记录生成一个唯一的ID。但是分库分表后，就无法在依靠数据库的auto_increment属性来唯一标识一条记录了。此时我们就可以用zookeeper在分布式环境下生成全局唯一ID。

4.2、示例

分布式唯一性ID.png

设计思路如下：

1. 当需要生成唯一性ID 时，就在 /MyID 节点下创建一个节点路径为 id 的持久有序节点。
2. 获取创建后的节点路径。
3. 将节点路径的前缀 id 截取，留下的就是唯一性 ID。
4. 然后删除比自己小的节点。

也可以使用 /MyID 中的版本号来实现 唯一性 ID。