大数据(六) - ZooKeeper
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Zookeeper是什么
是一个针对大型分布式系统的可靠协调系统；
提供的功能包括：配置维护、名字服务、分布式同步、组服务等；
目标就是封装好复杂易出错的关键服务，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户；
Zookeeper已经成为Hadoop生态系统中的基础组件。
最终一致性：为客户端展示同一视图，这是zookeeper最重要的功能。
可靠性：如果消息被到一台服务器接受，那么它将被所有的服务器接受。
实时性：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。
等待无关（wait-free）：慢的或者失效的client不干预快速的client的请求。
原子性：更新只能成功或者失败，没有中间状态。
顺序性：所有Server，同一消息发布顺序一致。
每个Server在内存中存储了一份数据；
Zookeeper启动时，将从实例中选举一个leader（Paxos协议）；
Leader负责处理数据更新等操作（Zab协议）；
一个更新操作成功，当且仅当大多数Server在内存中成功修改数据。
其中的角色包括：
Zookeeper Server数目一般为奇数
Leader选举算法采用了Paxos协议；
Paxos核心思想：当多数Server写成功，则任务数据写成功
如果有3个Server，则两个写成功即可；
如果有4或5个Server，则三个写成功即可。
Server数目一般为奇数（3、5、7）
如果有3个Server，则最多允许1个Server挂掉；
如果有4个Server，则同样最多允许1个Server挂掉
既然如此，为啥要用4个Server？
层次化的目录结构，命名符合常规文件系统规范；
每个节点在zookeeper中叫做znode,并且其有一个唯一的路径标识；
节点Znode可以包含数据和子节点（EPHEMERAL类型的节点不能有子节点）；
Znode中的数据可以有多个版本，比如某一个路径下存有多个数据版本，那么查询这个路径下的数据需带上版本；
客户端应用可以在节点上设置监视器（Watcher）；
节点不支持部分读写，而是一次性完整读写。
Znode有两种类型，短暂的（ephemeral）和持久的（persistent）；
Znode的类型在创建时确定并且之后不能再修改；
短暂znode的客户端会话结束时，zookeeper会将该短暂znode删除，短暂znode不可以有子节点；
持久znode不依赖于客户端会话，只有当客户端明确要删除该持久znode时才会被删除；
Znode有四种形式的目录节点，PERSISTENT、PERSISTENT_SEQUENTIAL、EPHEMERAL、EPHEMERAL_SEQUENTIAL。
统一命名服务
分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别不同服务；
类似于域名与ip之间对应关系，域名容易记住；
通过名称来获取资源或服务的地址，提供者等信息
按照层次结构组织服务/应用名称
可将服务名称以及地址信息写到Zookeeper上，客户端通过Zookeeper获取可用服务列表类
配置管理
分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题；
一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Hadoop；
对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上
配置管理可交由Zookeeper实现；
可将配置信息写入Zookeeper的一个znode上；
各个节点监听这个znode
一旦znode中的数据被修改，zookeeper将通知各个节点
集群管理
分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的；
可根据节点实时状态作出一些调整；
可交由Zookeeper实现；
可将节点信息写入Zookeeper的一个znode上；
监听这个znode可获取它的实时状态变化
典型应用
Hbase中Master状态监控与选举
分布式通知/协调
分布式环境中，经常存在一个服务需要知道它所管理的子服务的状态；
NameNode须知道各DataNode的状态
JobTracker须知道各TaskTracker的状态
心跳检测机制可通过Zookeeper实现；
信息推送可由Zookeeper实现（发布/订阅模式）。
分布式锁
Zookeeper是强一致的；
多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode，只有一个创建成功。
实现锁的独占性
多个客户端同时在Zookeeper上创建相同znode ，创建成功的那个客户端得到锁，其他客户端等待。
控制锁的时序
各个客户端在某个znode下创建临时znode （类型为CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL），这样，该znode可掌握全局访问时序。
分布式队列
两种队列；
当一个队列的成员都聚齐时，这个队列才可用，否则一直等待所有成员到达，这种是同步队列。
队列按照 FIFO 方式进行入队和出队操作，例如实现生产者和消费者模型。（可通过分布式锁实现）
同步队列
一个job由多个task组成，只有所有任务完成后，job才运行完成。
可为job创建一个/job目录，然后在该目录下，为每个完成的task创建一个临时znode，一旦临时节点数目达到task总数，则job运行完成。
单机模式
伪分布式模式（在单机上启动多个zookeeper实例，模拟分布式）
分布式模式
Watcher 在 ZooKeeper 是一个核心功能
可以监控目录节点的数据变化以及子目录的变化；
一旦状态发生变化，服务器就会通知所有设置在这个目录节点上的 Watcher；
基本特点
一次设置对应一次触发
异步触发
顺序触发
可以设置观察的操作：exists getChildren getData
可以触发观察的操作：create delete setData
更多实例
https://github.com/sleberknight/zookeeper-samples/tree/master/src/main/java/com/nearinfinity/examples/zookeeper
NetFlix贡献的Curator ZooKeeper客户端成为Apache顶级项目 http://curator.apache.org/index.html