Zookeeper 是一个典型的发布/订阅模式的分布式数据管理与协调框架,开发人员

可以使用它来进行分布式数据的发布和订阅。

通过对 Zookeeper 中丰富的数据节点进行交叉使用,配合 Watcher 事件通知机

制,可以非常方便的构建一系列分布式应用中年都会涉及的核心功能,如:

1、数据发布/订阅

2、负载均衡

3、命名服务

4、分布式协调/通知

5、集群管理

6、Master 选举

7、分布式锁

8、分布式队列

1. 数据发布/订阅

介绍

数据发布/订阅系统,即所谓的配置中心,顾名思义就是发布者发布数据供订阅者

进行数据订阅。

目的

动态获取数据(配置信息)

实现数据(配置信息)的集中式管理和数据的动态更新

设计模式

Push 模式

Pull 模式

数据(配置信息)特性

1、数据量通常比较小

2、数据内容在运行时会发生动态更新

3、集群中各机器共享,配置一致

如:机器列表信息、运行时开关配置、数据库配置信息等

基于 Zookeeper 的实现方式

数据存储:将数据(配置信息)存储到 Zookeeper 上的一个数据节点

数据获取:应用在启动初始化节点从 Zookeeper 数据节点读取数据,并

在该节点上注册一个数据变更 Watcher

数据变更:当变更数据时,更新 Zookeeper 对应节点数据,Zookeeper

会将数据变更通知发到各客户端,客户端接到通知后重新读取变更后的数据即

可。

2. 负载均衡

zk 的命名服务

命名服务是指通过指定的名字来获取资源或者服务的地址,利用 zk 创建一个全局

的路径,这个路径就可以作为一个名字,指向集群中的集群,提供的服务的地址,

或者一个远程的对象等等。

分布式通知和协调

对于系统调度来说:操作人员发送通知实际是通过控制台改变某个节点的状态,

然后 zk 将这些变化发送给注册了这个节点的 watcher 的所有客户端。对于执行情况汇报:每个工作进程都在某个目录下创建一个临时节点。并携带工

作的进度数据,这样汇总的进程可以监控目录子节点的变化获得工作进度的实时

的全局情况。

zk 的命名服务(文件系统)

命名服务是指通过指定的名字来获取资源或者服务的地址,利用 zk 创建一个全局

的路径,即是唯一的路径,这个路径就可以作为一个名字,指向集群中的集群,

提供的服务的地址,或者一个远程的对象等等。

zk 的配置管理(文件系统、通知机制)

程序分布式的部署在不同的机器上,将程序的配置信息放在 zk 的 znode 下,当有

配置发生改变时,也就是 znode 发生变化时,可以通过改变 zk 中某个目录节点的

内容,利用 watcher 通知给各个客户端,从而更改配置。

Zookeeper 集群管理(文件系统、通知机制)

所谓集群管理无在乎两点:是否有机器退出和加入、选举 master。

对于第一点,所有机器约定在父目录下创建临时目录节点,然后监听父目录节点

的子节点变化消息。一旦有机器挂掉,该机器与 zookeeper 的连接断开,其所创

建的临时目录节点被删除,所有其他机器都收到通知:某个兄弟目录被删除,于

是,所有人都知道:它上船了。

新机器加入也是类似,所有机器收到通知:新兄弟目录加入,highcount 又有了,

对于第二点,我们稍微改变一下,所有机器创建临时顺序编号目录节点,每次选

取编号最小的机器作为 master 就好。

Zookeeper 分布式锁(文件系统、通知机制)

有了 zookeeper 的一致性文件系统,锁的问题变得容易。锁服务可以分为两类,

一个是保持独占,另一个是控制时序。

对于第一类,我们将 zookeeper 上的一个 znode 看作是一把锁,通过 createznode

的方式来实现。所有客户端都去创建 /distribute_lock 节点,最终成功创建的那

个客户端也即拥有了这把锁。用完删除掉自己创建的 distribute_lock 节点就释放

出锁。

对于第二类, /distribute_lock 已经预先存在,所有客户端在它下面创建临时顺

序编号目录节点,和选 master 一样,编号最小的获得锁,用完删除,依次方便。

Zookeeper 队列管理(文件系统、通知机制)

两种类型的队列:

1、同步队列,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。

2、队列按照 FIFO 方式进行入队和出队操作。

第一类,在约定目录下创建临时目录节点,监听节点数目是否是我们要求的数目。

第二类,和分布式锁服务中的控制时序场景基本原理一致,入列有编号,出列按

编号。在特定的目录下创建 PERSISTENT_SEQUENTIAL 节点,创建成功时

Watcher 通知等待的队列,队列删除序列号最小的节点用以消费。此场景下

Zookeeper 的 znode 用于消息存储,znode 存储的数据就是消息队列中的消息内

容,SEQUENTIAL 序列号就是消息的编号,按序取出即可。由于创建的节点是持

久化的,所以不必担心队列消息的丢失问题。

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