什么是ZooKeeper？

想入門一下Kafka的(裝一下環境、看看Kafka一些概念啥的)。后來發現Kafka用到了ZooKeeper，而我又對ZooKeeper不了解，所以想先來學學什么是ZooKeeper，再去看看什么是Kafka。

ZooKeeper相信大家已經聽過這個詞了，不知道大家對他了解多少呢？我第一次聽到ZooKeeper的時候是在學Eureka的時候，同樣ZooKeeper也可以作為注冊中心。

后面聽到ZooKeeper的時候，是因為ZooKeeper可以作為分布式鎖的一種實現。

直至在了解Kafka的時候，發現Kafka也需要依賴ZooKeeper。Kafka使用ZooKeeper管理自己的元數據配置。

這篇文章來寫寫我學習ZooKeeper的筆記，如果有錯的地方希望大家可以在評論區指出。

一、什么是ZooKeeper

從上面我們也可以發現，好像哪都有ZooKeeper的身影，那什么是ZooKeeper呢？我們先去官網看看介紹：

官網還有另一段話：

ZooKeeper:?A?Distributed?Coordination?Service?for?Distributed?Applications

相比于官網的介紹，我其實更喜歡Wiki中對ZooKeeper的介紹：

(留下不懂英語的淚水)

我簡單概括一下：

• ZooKeeper主要服務于分布式系統，可以用ZooKeeper來做：統一配置管理、統一命名服務、分布式鎖、集群管理。

• 使用分布式系統就無法避免對節點管理的問題(需要實時感知節點的狀態、對節點進行統一管理等等)，而由于這些問題處理起來可能相對麻煩和提高了系統的復雜性，ZooKeeper作為一個能夠通用解決這些問題的中間件就應運而生了。

二、為什么ZooKeeper能干這么多？

從上面我們可以知道，可以用ZooKeeper來做：統一配置管理、統一命名服務、分布式鎖、集群管理。

• 這里我們先不管統一配置管理、統一命名服務、分布式鎖、集群管理每個具體的含義(后面會講)

那為什么ZooKeeper可以干那么多事？來看看ZooKeeper究竟是何方神物，在Wiki中其實也有提到：

ZooKeeper nodes store their data in a hierarchical name space, much like a file system or a tree data structure

ZooKeeper的數據結構，跟Unix文件系統非常類似，可以看做是一顆樹，每個節點叫做ZNode。每一個節點可以通過路徑來標識，結構圖如下：

那ZooKeeper這顆"樹"有什么特點呢？？ZooKeeper的節點我們稱之為Znode，Znode分為兩種類型：

• 短暫/臨時(Ephemeral)：當客戶端和服務端斷開連接后，所創建的Znode(節點)會自動刪除

• 持久(Persistent)：當客戶端和服務端斷開連接后，所創建的Znode(節點)不會刪除

ZooKeeper和Redis一樣，也是C/S結構(分成客戶端和服務端)

2.1 監聽器

在上面我們已經簡單知道了ZooKeeper的數據結構了，ZooKeeper還配合了監聽器才能夠做那么多事的。

常見的監聽場景有以下兩項：

• 監聽Znode節點的數據變化

• 監聽子節點的增減變化

沒錯，通過監聽+Znode節點(持久/短暫[臨時])，ZooKeeper就可以玩出這么多花樣了。

三、ZooKeeper是怎么做到的？

下面我們來看看用ZooKeeper怎么來做：統一配置管理、統一命名服務、分布式鎖、集群管理。

3.1 統一配置管理

比如我們現在有三個系統A、B、C，他們有三份配置，分別是ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml，然后，這三份配置又非常類似，很多的配置項幾乎都一樣。

• 此時，如果我們要改變其中一份配置項的信息，很可能其他兩份都要改。并且，改變了配置項的信息很可能就要重啟系統

于是，我們希望把ASystem.yml、BSystem.yml、CSystem.yml相同的配置項抽取出來成一份公用的配置common.yml，并且即便common.yml改了，也不需要系統A、B、C重啟。

做法：我們可以將common.yml這份配置放在ZooKeeper的Znode節點中，系統A、B、C監聽著這個Znode節點有無變更，如果變更了，及時響應。

參考資料：

• 基于zookeeper實現統一配置管理

• https://blog.csdn.net/u011320740/article/details/78742625

3.2 統一命名服務

統一命名服務的理解其實跟域名一樣，是我們為這某一部分的資源給它取一個名字，別人通過這個名字就可以拿到對應的資源。

比如說，現在我有一個域名www.java3y.com，但我這個域名下有多臺機器：

• 192.168.1.1

• 192.168.1.2

• 192.168.1.3

• 192.168.1.4

別人訪問www.java3y.com即可訪問到我的機器，而不是通過IP去訪問。

3.3 分布式鎖

我們可以使用ZooKeeper來實現分布式鎖，那是怎么做的呢？？下面來看看：

系統A、B、C都去訪問/locks節點

訪問的時候會創建帶順序號的臨時/短暫(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)節點，比如，系統A創建了id_000000節點，系統B創建了id_000002節點，系統C創建了id_000001節點。

接著，拿到/locks節點下的所有子節點(id_000000,id_000001,id_000002)，判斷自己創建的是不是最小的那個節點

• 如果是，則拿到鎖。

• 釋放鎖：執行完操作后，把創建的節點給刪掉

• 如果不是，則監聽比自己要小1的節點變化

舉個例子：

• 系統A拿到/locks節點下的所有子節點，經過比較，發現自己(id_000000)，是所有子節點最小的。所以得到鎖

• 系統B拿到/locks節點下的所有子節點，經過比較，發現自己(id_000002)，不是所有子節點最小的。所以監聽比自己小1的節點id_000001的狀態

• 系統C拿到/locks節點下的所有子節點，經過比較，發現自己(id_000001)，不是所有子節點最小的。所以監聽比自己小1的節點id_000000的狀態

• ……

• 等到系統A執行完操作以后，將自己創建的節點刪除(id_000000)。通過監聽，系統C發現id_000000節點已經刪除了，發現自己已經是最小的節點了，于是順利拿到鎖

• ….系統B如上

3.4集群狀態

經過上面幾個例子，我相信大家也很容易想到ZooKeeper是怎么"感知"節點的動態新增或者刪除的了。

還是以我們三個系統A、B、C為例，在ZooKeeper中創建臨時節點即可：

只要系統A掛了，那/groupMember/A這個節點就會刪除，通過監聽groupMember下的子節點，系統B和C就能夠感知到系統A已經掛了。(新增也是同理)

除了能夠感知節點的上下線變化，ZooKeeper還可以實現動態選舉Master的功能。(如果集群是主從架構模式下)

原理也很簡單，如果想要實現動態選舉Master的功能，Znode節點的類型是帶順序號的臨時節點(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)就好了。

• Zookeeper會每次選舉最小編號的作為Master，如果Master掛了，自然對應的Znode節點就會刪除。然后讓新的最小編號作為Master，這樣就可以實現動態選舉的功能了。

最后

這篇文章主要講解了ZooKeeper的入門相關的知識，ZooKeeper通過Znode的節點類型+監聽機制就實現那么多好用的功能了！

當然了，ZooKeeper要考慮的事沒那么簡單的，后面有機會深入的話，我還會繼續分享，希望這篇文章對大家有所幫助~