大数据干货系列（四）-ZooKeeper总结

ZooKeeper总结

一、本质

ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的软件。

二、ZooKeeper解决了什么问题

1.分布式系统的一致性问题

2.分布式系统的容灾容错

3.分布式系统的执行顺序问题

4.分布式系统的事务性问题

三、ZooKeeper的系统架构

1.领导者(Leader)：负责进行投票的发起和决议，更新系统状态

2.学习者(Learner)：包括跟随者（Follower）和观察者（Observer）

3. Follower：用于接受客户端请求并向客户端返回结果，在选主过程中参与投票

4. Observer：可接受客户端请求，将写请求转发给Leader，但Observer不参加投票过程，只同步Leader的状态，Observer的目的是为了扩展系统，提高读取速度。

5.客户端(Client)：请求的发起方

四、ZooKeeper的目录结构

1.在机器的zookeeper/bin目录下输入./ zkCli.sh start后，就可以启动zookeeper集群（可以只启动一部分Server节点）

2.输入./zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181 ，即可进入查看zookeeper的目录

3.数据模型

- ZooKeeper拥有一个层次的命名空间，图中每个方块是一个Znode

- Znode既可以像文件一样维护着数据、元信息、ACL、时间戳等数据结构

- Znode又可以像目录一样可以作为路径标识（必须为绝对路径）的一部分

-用户对Znode具有增、删、改、查等操作（权限允许的情况下）

4. Znode类型

ZooKeeper中的节点有两类四种，节点的类型在创建时即被确定，并且不能改变：

PERSISTENT：永久节点

EPHEMERAL：临时节点

PERSISTENT_SEQUENTIAL：永久节点、序列化

EPHEMERAL_SEQUENTIAL：临时节点、序列化

临时节点：该节点的生命周期依赖于创建它们的会话。一旦会话结束，临时节点将被自动删除，也可以手动删除。注：ZooKeeper的临时节点不允许拥有子节点。

永久节点：该节点的生命周期不依赖于会话，并且只有在客户端显示执行删除操作的时候，他们才能被删除。

序列化：当创建Znode的时候，用户可以请求在ZooKeeper的路径结尾添加一个递增的计数。

五、ZooKeeper的五个特征

1.Watches机制

-客户端可以在Znode上设置watch（监控器）

-当节点状态发生改变时(数据的增、删、改)将会触发watch，向客户端发送且仅发送一条通知

-存在有可能看不到所有数据变化的风险，因为多个事件的监控只会触发一次

2.一致性保证

-序列一致性：客户端发送的更新将按序在Zookeeper进行更新

-原子一致性：更新只能成功或者失败，没有中间状态

-单系统镜像：无论连接哪台Zookeeper服务器，客户端看到的服务器数据一致

3.数据访问

-每个节点上的“访问控制链”(ACL, Access Control List)保存了各客户端的访问权限。

-表示为scheme:id:permissions

4.容错性

- ZooKeeper集群中只要半数以上的机器处于可用状态，它就能够提供服务。

-若少于半数的机器出现故障，则最少有一台机器会保存最新的状态，那么这台机器就是新的Leader，其余的副本最终也会更新到这个状态

-若Leader挂了，由于其他机器保存了Leader的副本，可以从中选出一台机器作为Leader继续提供服务

5.实时性

在任何客户端的系统视图上的的时间间隔是有限的，因此他在超过几十秒的时间内部会过期。这就意味着，服务器不会让客户端看一些过时的数据，而是关闭，强制客户端转到一个更新的服务器上。

六、Zookeeper应用场景

1.配置管理（Configuration Management）

–基于watch机制的全局系统配置

–容错并且统一

2.集群管理（Group Membership）

集群状态

–采用EPHEMERAL临时节点

–所有的server getChildren(String path, boolean watch)方法

–某台服务器下线，对应的节点自动删除

选主节点

–采用EPHEMERAL_SEQUENTIAL临时序列节点

–选择当前是最小编号的Server为Master

–最小编号的Server死去，由于是EPHEMERAL节点，死去的Server对应的节点也被删除，所以当前的节点列表中又出现一个最小编号的节点

3.共享锁（Locks）

–采用EPHEMERAL_SEQUENTIAL临时序列节点

4.队列管理

同步队列

–采用EPHEMERAL_SEQUENTIAL临时序列节点

FIFO队列

–采用EPHEMERAL临时节点

–保证所有成员加入队列时都有编号

–出队列时通过getChildren( )方法返回所有元素，然后消费其中最小的一个

以上.

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