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ZooKeeper在大型互联网架构经常涉及，在很多大厂中间件，比如：Kafka、Dubbo等使用到，下面我就全面来详解ZooKeeper@mikechen

Zookeeper

ZooKeeper 是一个开源的分布式 协调服务框架，它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，是雅虎公司创建，是 Google 的 Chubby 一个开源的实现。

Zookeeper应用

ZooKeeper主要包含如下ZooKeeper应用场景：

1.数据发布与订阅

数据发布/订阅系统，顾名思义就是发布者将数据发布到ZooKeeper的一个或一系列节点上，供订阅者进行数据订阅。

数据发布/订阅模式是一对多的关系，多个订阅者对象同时监听某一主题对象，这个主题对象在自身状态发生变化时会通知所有的订阅者对象。

Zookeeper采用了推拉相结合的模式，客户端向服务端注册自己需要关注的节点，一旦该节点数据发生变更，那么服务端就会向相应的客户端推送Watcher事件通知。

客户端接收到此通知后，主动到服务端获取最新的数据。

2.配置管理

假如：我们线上有个服务器集群，成百上千台服务器，如果更新配置的时候怎么更新呢，一台台机器去更新？这时候做修改那就太不切实际了，那么就需要用到统一配置管理。

如下图所示：

将配置信息保存在 Zookeeper 的某个目录节点中，一旦配置信息发生变化，每台应用机器就会收到 Zookeeper 的通知，然后从 Zookeeper 获取新的配置信息应用到系统中。

3.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 ZooKeeper创建一个全局的路径，这个路径就可以作为一个名字。

比如，Dubbo使用ZooKeeper为其命名服务，维护全局的服务地址列表。

下图所示：

左侧Service唯一服务名称：

com.mikechen.helloService

这个就是命名服务，利用 ZooKeeper创建一个全局的路径，这个路径(com.mikechen.helloService)就可以作为一个名字，产生唯一的标识。

Dubbo中使用ZooKeeper来作为其命名服务，维护全局的服务地址列表,客户端应用能够根据指定名字来获取资源或服务的地址，提供者等信息。

Zookeeper架构

Zookeeper 中的所有存储的数据是由 znode 组成的，节点也称为 znode，并以 key/value 形式存储数据。

整体结构类似于 linux 文件系统的模式以树形结构存储，其中根路径以 / 开头。

1.节点构造

如下图所示：

2.节点组成：

图中的每个节点称为一个Znode，每个Znode由3部分组成:

1. stat：此为状态信息, 描述该Znode的版本权限等信息；
2. data：与该Znode关联的数据；
3. children：该Znode下的子节点；

3.节点类型

Znode主要包含4种类型：分别为临时节点、永久节点、序列化节点。

Zookeeper通知Watch

客户端注册监听他关心的目录节点，当目录节点发生变化（数据改变、被删除、子目录节点增加删除）时，Zookeeper会通知客户端。

client端会对某个znode建立一个watcher事件，当该znode发生变化时，zk会主动通知watch这个znode的client，然后client根据znode的变化来做出业务上的改变等。

watch的整体流程如下图所示：

主要流程如下：

1.客户端先向Zookeeper服务端成功注册想要监听的节点状态。

2.同时客户端本地会存储该监听器相关的信息在WatchManager中。

3.当Zookeeper服务端监听的数据状态发生变化时，Zookeeper就会主动通知发送相应事件信息给相关会话客户端，从WatherManager中取出对应Wather对象执行回调逻辑。

Zookeeper原理

Zookeeper原理是一个集群结构，有一个leader节点负责写请求，多个follower负责响应读请求，并且在leader节点故障时会自动根据选举机制从剩下的follower中选出新的leader。

1.Zookeeper角色

1).leader

处理所有的事务请求（写请求），可以处理读请求，集群中只能有一个Leader

2). Follower

只能处理读请求，同时作为 Leader的候选节点，即如果Leader宕机，Follower节点要参与到新的Leader选举中，有可能成为新的Leader节点。

3). Observer

Observer：只能处理读请求,不能参与选举。

2.Zookeeper集群

集群为2N+1台，比如N为1的情况就是3台，为什么是3台而不是2台呢？因为集群需要一半以上的机器可用。

3).ZAB协议

Zab协议是为分布式协调服务Zookeeper专门设计的一种 支持崩溃恢复 的 原子广播协议 ，是Zookeeper保证数据一致性的核心算法。

Zab借鉴了Paxos算法但又不像Paxos那样，与Raft算法类似，是一种通用的分布式一致性共识算法。

Zab 协议的原理可细分为如下四个阶段：

1.Leader election(选举阶段)

节点在一开始都处于选举阶段，只要有一个节点得到超过半数节点的票数，它就可以当选准 Leader。

2.Discovery(发现阶段)

在这个阶段，Followers跟准Leader进行通信，同步Followers最近接收的事务提议。

3.Synchronization(同步阶段)

同步阶段主要是利用Leader前一阶段获得的最新提议历史，同步集群中所有的副本。同步完成之后准Leader才会成为真正的Leader。

4.Broadcast(广播阶段)

到了这个阶段，Zookeeper集群才能正式对外提供事务服务，并且Leader 可以进行消息广播，同时如果有新的节点加入，还需要对新节点进行同步。

Zookeeper使用

1.加入Maven ZooKeeper依赖

  org.apache.zookeeper
  zookeeper
  3.6.2

2.客户端连接服务端

要操 ZooKeeper首先得先创建一个客户端对象：

ZooKeeper client = new ZooKeeper("127.0.0.1:2181/mikechen", 3000, null);

3.创建路径

连接ZooKeeper服务端后，客户端就开始使用了，先创建路径：

client.create("/架构/视频", "视频具体内容".getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

最后的 CreateMode.PERSISTENT 代表当前节点是一个持久类型的节点。

路径创建完就会是这样：

mikechen
 |--架构
   |--视频

4.设置数据

代码：

client.setData("/架构/视频", "并发编程视频".getBytes(), -1);

5.获取数据

代码：

byte[] data = client.getData("/架构/视频", false, null);
System.out.println(new String(data)); // 这是Data，可以写一些关于业务的参数

Zookeeper命令

1.启动zookeeper命令

bin/zkServer.sh start

2.查看zookeeper服务命令

bin/zkServer.sh status

3.停止zookeeper命令

bin/zkServer.sh stop

4.重启zookeeper命令

bin/zkServer.sh restart

5.连接zookeeper服务

启动ZooKeeper服务之后，我们可以使用如下命令连接到 ZooKeeper 服务：

./zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181

6.create创建节点

create 命令用于创建节点并赋值

比如：

create /mikechen "架构"

7.获取节点数据命令

get 命令用于获取节点数据和状态信息:

get /mikechen watch

8.修改节点数据命令

set 命令用于修改节点存储的数据：

set /zk "mikechen"

以上

本文作者：mikechen

文章来源：mikechen.cc