简单了解Zookeeper

Tips: 如果之前对Zookeeper不了解的话,这里大概留个印象就好了

Zookeeper是一个分布式协调服务,可以用于元数据管理、分布式锁、分布式协调、发布订阅、服务命名等等。

例如,Kafka中就是用Zookeeper来保存其集群中的相关元数据,例如Broker、Topic以及Partition等等。同时,基于Zookeeper的Watch监听机制,还可以用其实现发布、订阅的功能。

在平常的常规业务使用场景下,我们几乎只会使用到分布式锁这一个用途。

Zookeeper内部运行机制

Zookeeper的底层存储原理,有点类似于Linux中的文件系统。Zookeeper中的文件系统中的每个文件都是节点(Znode)。根据文件之间的层级关系,Zookeeper内部就会形成这个这样一个文件树。

在Linux中,文件(节点)其实是分类型的,例如分为文件、目录。在Zookeeper中同理,Znode同样的有类型。在Zookeeper中,所有的节点类型如下:

  • 持久节点(Persistent)
  • 持久顺序节点(Persistent Sequential)
  • 临时节点(Ephemeral)
  • 临时顺序节点(Ephemeral Sequential)

所谓持久节点,就和我们自己在电脑上新建一个文件一样,除非你主动删除,否则一直存在。

持久顺序节点除了继承了持久节点的特性之外,还会为其下创建的子节点保证其先后顺序,并且会自动地为节点加上10位自增序列号作为节点名,以此来保证节点名的唯一性。这一点上图中的subfiles已经给出了示例。

临时节点,其生命周期和client的连接是否活跃相关,如果client一旦断开连接,该节点(可以理解为文件)就都会被删除,并且临时节点无法创建子节点

PS:这里的断开连接其实不是我们直觉上理解的断开连接,Zookeeper有其Session机制,当某个client的Session过期之后,会将对应的client创建的节点全部删除

Zookeeper的节点创建方式

接下来我们来分别看看几种节点的创建方式,给出几个简单的示例。

创建持久节点

create /node_name SH的全栈笔记 

这里需要注意的是,命令中所有的节点名称必须要以/开头,否则会创建失败,因为在Zookeeper中是不能使用相对路径,必须要使用绝对路径。

创建持久顺序节点

create -s /node_name SH的全栈笔记

可以看到,Zookeeper为key自动的加上了10位的自增后缀。

创建临时节点

create -e /test SH的全栈笔记

创建临时顺序节点

create -e -s /node_name SH的全栈笔记

Zookeeper的用途

我们通过一些具体的例子,来了解Zookeeper的详细用途,它不仅仅只是被当作分布式锁使用。

元数据管理

我们都知道,Kafka在运行时会依赖一个Zookeeper的集群。Kafka通过Zookeeper来管理集群的相关元数据,并通过Zookeeper进行Leader选举。

Tips: 但是即将发布的Kafka 2.8版本中,Zookeeper已经不是一个必需的组件了。这块我暂时还没有时间去细看,不过我估计可能会跟RocketMQ中处理的方式差不多,将其集群的元数据放到Kafka本身来处理。

分布式锁

基于Zookeeper的分布式锁其实流程很简单。首先我们需要知道加分布式锁的本质是什么?

答案是创建临时顺序节点

当某个客户端加锁成功之后,实际上则是成功的在Zookeeper上创建了临时顺序节点。我们知道,分布式锁能够使同一时间只能有一个能够访问某种资源。那这就必然会涉及到分布式锁的竞争,那问题来了,当前这个客户端是如何感知抢到了锁呢?

其实在客户端侧会有一定的逻辑,假设加锁的key为/locks/modify_users

首先,客户端会发起加锁请求,然后会在Zookeeper上创建持久节点locks,然后会在该节点下创建临时顺序节点。临时顺序节点的创建示例,如下图所示。

当客户端成功创建了节点之后,还会获取其同级的所有节点。也就是上图中的所有modify_users000000000x的节点。

此时客户端会根据10位的自增序号去判断,当前自己创建的节点是否是所有的节点中最小的那个,如果是最小的则自己获取到了分布式锁

你可能会问,那如果我不是最小的怎么办呢?而且我的节点都已经创建了。如果不是最小的,说明当前客户端并没有抢到锁。按照我们的认知,如果没有竞争到分布式锁,则会等待。等待的底层都做了什么?我们用实际例子来捋一遍。

假设Zookeeper中已经有了如下的节点。

例如当前客户端是B创建的节点是modify_users0000000002,那么很明显B没有抢到锁,因为已经有比它还要小的由客户端A创建的节点modify_users0000000001

此时客户端B会对节点modify_users0000000001注册一个监听器,对于该节点的任意更新都将触发对应的操作。

当其被删除之后,就会唤醒客户端B的线程,此时客户端B会再次进行判断自己是否是序号最小的一个节点,此时modify_users0000000002明显是最小的节点,故客户端B加锁成功

为了让你更加直观的了解这个过程,我把流程浓缩成了下面这幅流程图。

分布式协调

我们都知道,在很多场景下要保证一致性都会采用经典的2PC(两阶段提交),例如MySQL中Redo Log和Binlog提交的数据一致性保障就是采用的2PC,详情可以看基于Redo Log和Undo Log的MySQL崩溃恢复流程

在2PC中存在两种角色,分别是参与者(Participant)协调者(Coordinator),协调者负责统一的调度所有分布式节点的执行逻辑。具体协调啥呢?举个例子。

例如在2PC的Commit阶段,两个参与者A、B,A的commit操作成功了,但不幸的是B失败了。此时协调者就需要向A发送Rollback操作。Zookeeper大概就是这样一个角色。

发布订阅

由于Zookeeper自带了监听器(Watch)的功能,所以发布订阅也顺理成章的成为了Zookeeper的应用之一。例如在某个配置节点上注册了监听器,那么该配置一旦发布变更,对应的服务就能实时的感知到配置更改,从而达到配置的动态更新的目的。

给个简单的Watch使用示例。

命名服务

用大白话来说,命名服务主要有两种。

  • 单纯的利用Zookeeper的文件系统特性,存储结构化的文件
  • 利用文件特性和顺序节点的特性,来生成全局的唯一标识

前者可以用于在系统之间共享某种业务上的特定资源,后者则可以用于实现分布式锁。

好了以上就是本篇博客的全部内容了,欢迎微信搜索关注【SH的全栈笔记】,回复【队列】获取MQ学习资料,包含基础概念解析和RocketMQ详细的源码解析,持续更新中。

如果你觉得这篇文章对你有帮助,还麻烦点个赞关个注分个享留个言

Zookeeper基础原理&应用场景详解的更多相关文章

  1. 基础 | batchnorm原理及代码详解

    https://blog.csdn.net/qq_25737169/article/details/79048516 https://www.cnblogs.com/bonelee/p/8528722 ...

  2. Java基础-面向接口编程-JDBC详解

    Java基础-面向接口编程-JDBC详解 作者:尹正杰 版权声明:原创作品,谢绝转载!否则将追究法律责任. 一.JDBC概念和数据库驱动程序 JDBC(Java Data Base Connectiv ...

  3. Go语言备忘录:反射的原理与使用详解

    目录: 预备知识 reflect.Typeof.reflect.ValueOf Value.Type 动态调用 通过反射可以修改原对象 实现类似“泛型”的功能   1.预备知识: Go的变量都是静态类 ...

  4. [五]基础数据类型之Short详解

      Short 基本数据类型short  的包装类 Short 类型的对象包含一个 short 类型的字段      原文地址:[五]基础数据类型之Short详解   属性简介   值为  215-1 ...

  5. “全栈2019”Java第一百一十三章:什么是回调?回调应用场景详解

    难度 初级 学习时间 10分钟 适合人群 零基础 开发语言 Java 开发环境 JDK v11 IntelliJ IDEA v2018.3 文章原文链接 "全栈2019"Java第 ...

  6. Go语言备忘录(2):反射的原理与使用详解

    本文内容是本人对Go语言的反射原理与使用的备忘录,记录了关键的相关知识点,以供翻查. 文中如有错误的地方请大家指出,以免误导!转摘本文也请注明出处:Go语言备忘录(2):反射的原理与使用详解,多谢! ...

  7. zookeeper的安装(图文详解。。。来点击哦!)

    zookeeper的安装(图文详解...来点击哦!) 一.服务器的配置 三台服务器: 192.168.83.133   sunshine 192.168.83.134   sunshineMin 19 ...

  8. Qt零基础教程(四) QWidget详解篇

    在博客园里面转载我自己写的关于Qt的基础教程,没次写一篇我会在这里更新一下目录: Qt零基础教程(四) QWidget详解(1):创建一个窗口 Qt零基础教程(四) QWidget详解(2):QWid ...

  9. Qt零基础教程(四)QWidget详解(3):QWidget的几何结构

    Qt零基础教程(四)  QWidget详解(3):QWidget的几何结构 这篇文章里面分析了QWidget中常用的几种几何结构 下图是Qt提供的分析QWidget几何结构的一幅图,在帮助的 Wind ...

随机推荐

  1. 一文学会Dockerfile语法

    接应上篇,续讲前文.今天咱来聊一下Dockerfile的使用 . 虽然可以通过docker commit命令来手动创建镜像,但是通过Dockerfile文件,可以帮助我们自动创建镜像,并且能够自定义创 ...

  2. 2.go语言入门----变量类型、声明变量、数组、切片

    基本变量类型 介绍几种基本的变量类型:字符串.int.float.bool package main import ( "fmt" ) // 列举几种非常基本的数据类型 func ...

  3. 二分图最小点覆盖构造方案+König定理证明

    前言 博主很笨 ,如有纰漏,欢迎在评论区指出讨论. 二分图的最大匹配使用 \(Dinic\) 算法进行实现,时间复杂度为 \(O(n\sqrt{e})\),其中, \(n\)为二分图中左部点的数量, ...

  4. 翻译:《实用的Python编程》02_03_Formatting

    目录 | 上一节 (2.2 容器) | 下一节 (2.4 序列) 2.3 格式化 虽然本节稍微有点离题,但是当处理数据时,通常想要生成结构化的输出(如表格).示例: Name Shares Price ...

  5. Python基础语法函数

    函数是什么 Python中的函数与数学中的函数不同,它不再只是公式,而是实实在在有着自己特定功能的代码.其实在潜移默化中我们已经有所接触了. 比如print()函数,range()函数,type()函 ...

  6. 微信小程序滚动条设置

    隐藏滚动条 ::-webkit-scrollbar { width: 0rpx; height: 0rpx; background-color: transparent; } 其实设置为宽高为 0 或 ...

  7. Kubernetes-5.Pod资源控制器(1)

    docker version:20.10.2 kubernetes version:1.20.1 本文概述Kubernetes Pod资源控制器的ReplicaSet.Deployment.Daemo ...

  8. springboot源码解析-管中窥豹系列之自动装配(九)

    一.前言 Springboot源码解析是一件大工程,逐行逐句的去研究代码,会很枯燥,也不容易坚持下去. 我们不追求大而全,而是试着每次去研究一个小知识点,最终聚沙成塔,这就是我们的springboot ...

  9. POJ-3159(差分约束+Dijikstra算法+Vector优化+向前星优化+java快速输入输出)

    Candies POJ-3159 这里是图论的一个应用,也就是差分约束.通过差分约束变换出一个图,再使用Dijikstra算法的链表优化形式而不是vector形式(否则超时). #include< ...

  10. JAVA中枚举Enum详解

    1.关键字:enum.枚举可以定义成单独的文件,也可以定义在其他类内部. 枚举在类内部的示例: public class EnumInner { public static void main(Str ...