分布式协调服务-Zookeeper介绍

什么是Zookeeper？

ZooKeeper是一种用于分布式应用程序的分布式开源协调服务。它公开了一组简单的原语，分布式应用程序可以构建这些原语，以实现更高级别的服务，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

设计目标

1. 数据结构简单：ZooKeeper允许分布式进程通过共享的层级命名空间相互协调，该命名空间类似于一个标准的层次型的文件系统：由若干注册了的数据节点构成(用Zookeeper的术语叫znode)，这些节点类似于文件和目录。典型的文件系统是基于存储设备的，传统的文件系统主要用于存储功能，然而ZooKepper的数据是保存在内存中的。

2. 集群（高可用）:与它协调的分布式进程一样，ZooKeeper本身也可以在称为集合的一组主机上进行复制。

3. 有序性：ZooKeeper给每次更新附加一个数字标记，表明ZooKeeper中的事务顺序，后续操作可以利用这个顺序来完成更高层次的抽象功能.

4. 高性能：ZooKeeper特别适合于以读为主要负荷的场合。ZooKeeper可以运行在数千台机器上，如果大部分操作为读，例如读写比例为10:1，ZooKeeper的效率会很高。

Zookeeper数据结构

zookeeper数据结构.png

1、层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范(类似文件系统）如上图：
2、每个节点在zookeeper中叫做znode,并且其有一个唯一的路径标识
3、节点Znode可以包含数据和子节点（但是EPHEMERAL类型的节点不能有子节点）

节点类型

Znode分为两种类型：

1. ephemeral（短暂）：客户端断开连接zk连接后，删除ephemeral类型节点
2. persistent （持久）：客户端断开连接zk连接后，不删除persistent类型节点

zookeeper的具体四种类型的节点

1. PERSISTENT：持久化节点
2. EPHEMERAL ：临时节点，客户端断开连接，这类节点就会被自动删除
3. PERSISTENT_SEQUENTIAL ：顺序自动编号持久化节点，这种节点会根据当前已存在的节点数自动加 1
4. EPHEMERAL_SEQUENTIAL：临时自动编号节点，这种节点会根据当前已存在的节点数自动加 1

创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护 。在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序。

znode顺序号.png

ZooKeeper的保证

ZooKeeper运行非常快而且简单。虽然它的目标是构建更加复杂服务（例如同步）的基础，但它提供了一些保证，如下：

1. 顺序一致性：来自于客户端的更新，根据发送的先后被顺序实施。
2. 唯一的系统映像：尽管客户端连接到不同的服务器，但它们看到的一个唯一（一致性）的系统服务，client无论连接到哪个server，数据视图都是一致的。
3. 可靠性：一旦实施了一个更新，就会一直保持那种状态，直到客户端再次更新它，同时数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败。
4. 及时性：在一个确定的时间内，客户端看到的系统状态是最新的。

ZooKeeper特点

1. 最终一致性：client不论连接到哪个Server，展示给它都是同一个视图，这是zookeeper最重要的性能。
2. 可靠性：具有简单、健壮、良好的性能，如果消息m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保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失效的信息。 但由于网络延时等原因，Zookeeper不能保证两个客户端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！！
4. 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。
5. 原子性：更新只能成功或者失败，没有中间状态。
6. 顺序性：包括全局有序和偏序两种：
   全局有序：是指如果在一台服务器上消息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;