图解ZooKeeper!小学生也能看懂!
一、什么是ZooKeeper
从上面我们也可以发现,好像哪都有ZooKeeper的身影,那什么是ZooKeeper呢?我们先去官网看看介绍:
官网还有另一段话:
ZooKeeper: A Distributed Coordination Service for Distributed Applications
相比于官网的介绍,我其实更喜欢Wiki中对ZooKeeper的介绍:
(留下不懂英语的泪水)
我简单概括一下:
ZooKeeper主要服务于分布式系统,可以用ZooKeeper来做:统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。
使用分布式系统就无法避免对节点管理的问题(需要实时感知节点的状态、对节点进行统一管理等等),而由于这些问题处理起来可能相对麻烦和提高了系统的复杂性,ZooKeeper作为一个能够通用解决这些问题的中间件就应运而生了。
二、为什么ZooKeeper能干这么多?
从上面我们可以知道,可以用ZooKeeper来做:统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。
这里我们先不管
统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理
每个具体的含义(后面会讲)
那为什么ZooKeeper可以干那么多事?来看看ZooKeeper究竟是何方神物,在Wiki中其实也有提到:
ZooKeeper nodes store their data in a hierarchical name space, much like a file system or a tree data structure
ZooKeeper的数据结构,跟Unix文件系统非常类似,可以看做是一颗树,每个节点叫做ZNode。每一个节点可以通过路径来标识,结构图如下:
那ZooKeeper这颗"树"有什么特点呢??ZooKeeper的节点我们称之为Znode,Znode分为两种类型:
短暂/临时(Ephemeral):当客户端和服务端断开连接后,所创建的Znode(节点)会自动删除
持久(Persistent):当客户端和服务端断开连接后,所创建的Znode(节点)不会删除
ZooKeeper和Redis一样,也是C/S结构(分成客户端和服务端)
2.1 监听器
在上面我们已经简单知道了ZooKeeper的数据结构了,ZooKeeper还配合了监听器才能够做那么多事的。
常见的监听场景有以下两项:
监听Znode节点的数据变化
监听子节点的增减变化
没错,通过监听+Znode节点(持久/短暂[临时]),ZooKeeper就可以玩出这么多花样了。
三、ZooKeeper是怎么做到的?
下面我们来看看用ZooKeeper怎么来做:统一配置管理、统一命名服务、分布式锁、集群管理。
3.1 统一配置管理
比如我们现在有三个系统A、B、C,他们有三份配置,分别是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml
,然后,这三份配置又非常类似,很多的配置项几乎都一样。
此时,如果我们要改变其中一份配置项的信息,很可能其他两份都要改。并且,改变了配置项的信息很可能就要重启系统
于是,我们希望把ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml
相同的配置项抽取出来成一份公用的配置common.yml
,并且即便common.yml
改了,也不需要系统A、B、C重启。
做法:我们可以将common.yml
这份配置放在ZooKeeper的Znode节点中,系统A、B、C监听着这个Znode节点有无变更,如果变更了,及时响应。
参考资料:
基于zookeeper实现统一配置管理
https://blog.csdn.net/u011320740/article/details/78742625
3.2 统一命名服务
统一命名服务的理解其实跟域名一样,是我们为这某一部分的资源给它取一个名字,别人通过这个名字就可以拿到对应的资源。
比如说,现在我有一个域名www.java3y.com
,但我这个域名下有多台机器:
192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.1.3
192.168.1.4
别人访问www.java3y.com
即可访问到我的机器,而不是通过IP去访问。
3.3 分布式锁
锁的概念在这我就不说了,如果对锁概念还不太了解的同学,可参考下面的文章
Java锁?分布式锁?乐观锁?行锁?
我们可以使用ZooKeeper来实现分布式锁,那是怎么做的呢??下面来看看:
系统A、B、C都去访问/locks
节点
访问的时候会创建带顺序号的临时/短暂(EPHEMERAL_SEQUENTIAL
)节点,比如,系统A创建了id_000000
节点,系统B创建了id_000002
节点,系统C创建了id_000001
节点。
接着,拿到/locks
节点下的所有子节点(id_000000,id_000001,id_000002),判断自己创建的是不是最小的那个节点
如果是,则拿到锁。
释放锁:执行完操作后,把创建的节点给删掉
如果不是,则监听比自己要小1的节点变化
举个例子:
系统A拿到
/locks
节点下的所有子节点,经过比较,发现自己(id_000000
),是所有子节点最小的。所以得到锁系统B拿到
/locks
节点下的所有子节点,经过比较,发现自己(id_000002
),不是所有子节点最小的。所以监听比自己小1的节点id_000001
的状态系统C拿到
/locks
节点下的所有子节点,经过比较,发现自己(id_000001
),不是所有子节点最小的。所以监听比自己小1的节点id_000000
的状态……
等到系统A执行完操作以后,将自己创建的节点删除(
id_000000
)。通过监听,系统C发现id_000000
节点已经删除了,发现自己已经是最小的节点了,于是顺利拿到锁….系统B如上
3.4集群状态
经过上面几个例子,我相信大家也很容易想到ZooKeeper是怎么"感知"节点的动态新增或者删除的了。
还是以我们三个系统A、B、C为例,在ZooKeeper中创建临时节点即可:
只要系统A挂了,那/groupMember/A
这个节点就会删除,通过监听groupMember
下的子节点,系统B和C就能够感知到系统A已经挂了。(新增也是同理)
除了能够感知节点的上下线变化,ZooKeeper还可以实现动态选举Master的功能。(如果集群是主从架构模式下)
原理也很简单,如果想要实现动态选举Master的功能,Znode节点的类型是带顺序号的临时节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL
)就好了。
Zookeeper会每次选举最小编号的作为Master,如果Master挂了,自然对应的Znode节点就会删除。然后让新的最小编号作为Master,这样就可以实现动态选举的功能了。
最后
这篇文章主要讲解了ZooKeeper的入门相关的知识,ZooKeeper通过Znode的节点类型+监听机制就实现那么多好用的功能了!
当然了,ZooKeeper要考虑的事没那么简单的,后面有机会深入的话,我还会继续分享,希望这篇文章对大家有所帮助~
参考资料:
分布式服务框架 Zookeeper
https://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-zookeeper/index.html
ZooKeeper初识整理(老酒装新瓶)
https://lxkaka.wang/2017/12/21/zookeeper/
ZooKeeper
https://www.cnblogs.com/sunshine-long/p/9057191.html
ZooKeeper 的应用场景
https://zhuanlan.zhihu.com/p/59669985
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