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Zookeeper是一个开源分布式应用协调服务。
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简单来说,zookeeper = 通知机制 + 文件系统
zookeeper有这样一个特性:集群中只要有过半的机器是正常工作的,那么整个集群对外就是可用的。也就是说如果有2个zookeeper,那么只要有1个死了zookeeper就不能用了,因为1没有过半,所以2个zookeeper的死亡容忍度为0;同理,要是有3个zookeeper,一个死了,还剩下2个正常的,过半了,所以3个zookeeper的容忍度为1。
1.1 主要角色
来自服务器端的
>> 领导者(leader),负责进行投票的发起和决议,更新系统状态(数据同步),发送心跳。
>> 学习者(learner),包括跟随者(follower)和观察者(observer)。
>> 跟随者(follower),用于接受客户端请求、向客户端返回结果,在选主过程中参与投票。
>> 观察者(Observer),可以接受客户端请求,将写请求转发给leader,但observer不参加投票过程,只同步leader的状态,observer的目的是为了扩展系统,提高读取速度。
1)leader失效后会在follower中重新选举新的leader
2)每个follower都和leader有连接,接受leader的数据更新操作
3)客户端可以连接到每个server,每个server的数据完全相同
4)每个节点的服务Server,记录事务日志和快照到持久存储
Zookeeper的核心是原子广播,这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。
Zab协议有两种模式,它们分别是恢复模式(选主)和广播模式(同步)。当服务启动或者在领导者崩溃后,Zab就进入了恢复模式,恢复模式不接受客户端请求,当领导者被选举出来,且大多数Server完成了和leader的状态同步以后,恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和Server具有相同的系统状态。
1)写操作
发起提案 proposal
quorum 法定人数
1)在Client向Follwer 或 Observer 发出一个写的请求;
2)Follwer 或 Observer 把请求发送给Leader;
3)Leader接收到以后向所有follower发起提案;
4)Follwer收到提案后执行写操作,然后把操作结果发送给Leader;
5)当多数follower返回提案结果后,leader会commit该提议,通知其他Follower 和 Observer 同步信息;
6)Follwer 或Observer把请求结果返回给Client。
2)读操作
1)在Client向Follwer 或 Observer 发出一个读的请求;
2)Follwer 或 Observer 把请求结果返回给Client;
1)ZooKeeper本质上是一个分布式的小文件存储系统;
2)Zookeeper表现为一个分层的文件系统目录树结构(不同于文件系统的是,节点可以有自己的数据,而文件系统中的目录节点只有子节点),每个节点可以存少量的数据。
3)每个节点称做一个ZNode。每个ZNode都可以通过其路径唯一标识。
4)圆形节点可以含有子节点,多边形节点不能含有子节点。一个节点对应一个应用,节点存储的数据就是应用需要的信息,比如HA状态active、standby。
最终一致性:client不论连接到哪个Server,展示给它都是同一个视图,这是zookeeper最重要的特性;
可靠性:具有简单、健壮、良好的性能,如果消息被某一台服务器接受,那么它将被所有的服务器接受;
实时性:Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息,或者服务器失效的信息。 但由于网络延时等原因,Zookeeper不能保证两个客户端能同时得到刚更新的数据,如果需要最新数据,应该在读数据之前调用sync()接口;
等待无关(wait-free):慢的或者失效的client,不得干预快速的client的请求,使得每个client都能有效的等待;
原子性:更新只能成功或者失败,没有中间状态;
顺序性:按照客户端发送请求的顺序更新数据;
数据发布与订阅
应用配置集中到节点上,应用启动时主动获取,并在节点上注册一个watcher,每次配置更新都会通知到应用。
发布订阅模式
命名空间服务
分布式命名服务,创建一个节点后,节点的路径就是全局唯一的,可以作为全局名称使用。
分布式通知/协调
不同的系统都监听同一个节点,一旦有了更新,另一个系统能够收到通知。
分布式锁
Zookeeper能保证数据的强一致性,用户任何时候都可以相信集群中每个节点的数据都是相同的。一个用户创建一个节点作为锁,另一个用户检测该节点,如果存在,代表别的用户已经锁住,如果不存在,则可以创建一个节点,代表拥有一个锁。
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集群管理
每个加入集群的机器都创建一个节点,写入自己的状态。监控父节点的用户会收到通知,进行相应的处理。离开时删除节点,监控父节点的用户同样会收到通知。
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