深入讲解，分布式中间件Zookeeper

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1、Zookeeper简介

Zookeeper是一个高性能的分布式一致系统，在分布式系统中有着广泛的应用。基于它，可以实现分布式同步、配置管理、命名空间管理等众多功能，是分布式系统中常见的基础系统。

Zookeeper主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题，它有着树状结构的节点，每个节点均可存储少量的数据。同时，用户可以修改和订阅节点中的内容。分布式系统中的节点通过监控这些数据状态的变化，从而可以达到基于数据的集群管理。

从设计模式角度来看，Zookeeper是基于观察者模式实现的。可以把它作为一个信息的中心。使用该服务的生产者和消费者都以Zookeeper中的数据为基准。即：

• 生产者可以改变Zookeeper的节点，或者节点上的数据
• 消费者通过订阅Zookeeper节点，从而能够在节点变动时收到通知

基于这样的机制，将Zookeeper作为信息中心，便可以实现分布式系统中节点状态的最终一致性。

2、特点

Zookeeper具有以下特点：

• 最终一致性：客户端不论连接到哪个Zookeeper的哪一个节点，都会收到同一份状态。这是zookeeper最重要的性能。
• 可靠性：Zookeeper集群具有简单、健壮、良好的性能，如果消息m被到一台server接受，那么它将被所有的server接受。
• 实时性：Zookeeper保证client将在一个时间间隔范围内获得server的更新信息，或者server失效的信息。但由于网络延时等原因，Zookeeper不能保证两个client能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。
• 等待无关（wait-free）：慢的或者失效的client不得干预快速的client的请求，使得每个client都能有效的等待。
• 原子性：更新只能成功或者失败，没有中间状态。
• 顺序性：包括全局有序和偏序两种：全局有序是指如果在一台server上消息a在消息b前发布，则在所有Server上消息a都将在消息b前被发布；偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布，a必将排在b前面。

3、zookeeper应用场景

• 数据发布与订阅：应用配置集中到节点上，应用启动时主动获取，并在节点上注册一个watcher，每次配置更新都会通知到应用。
• 名空间服务：分布式命名服务，创建一个节点后，节点的路径就是全局唯一的，可以作为全局名称使用。
• 分布式通知/协调：不同的系统都监听同一个节点，一旦有了更新，另一个系统能够收到通知。
• 分布式锁：Zookeeper能保证数据的强一致性，用户任何时候都可以相信集群中每个节点的数据都是相同的。一个用户创建一个节点作为锁，另一个用户检测该节点，如果存在，代表别的用户已经锁住，如果不存在，则可以创建一个节点，代表拥有一个锁。
• 集群管理：每个加入集群的机器都创建一个节点，写入自己的状态。监控父节点的用户会受到通知，进行相应的处理。离开时删除节点，监控父节点的用户同样会收到通知。如图：

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• 配置管理：在分布式应用环境中很常见，例如同一个应用系统需要多台节点运行，但是它们运行的应用系统的某些配置项是相同的，如果要修改这些相同的配置项，那么就必须同时修改每台运行这个应用系统的 PC Server，这样非常麻烦而且容易出错。像这样的配置信息完全可以交给 Zookeeper 来管理，将配置信息保存在 Zookeeper 的某个目录节点中，然后将所有需要修改的应用机器监控配置信息的状态，一旦配置信息发生变化，每台应用机器就会收到 Zookeeper 的通知，然后从 Zookeeper 获取新的配置信息应用到系统中。如图：

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