ZooKeeper是什么？它有哪些应用场景？
ZooKeeper是什么？它有哪些应用场景？
ZooKeeper是一个开源的分布式协调服务，广泛应用于分布式系统中。本文将详细介绍ZooKeeper的基本概念、主要特性和应用场景，帮助读者更好地理解和应用ZooKeeper。
1. ZooKeeper是什么？
直译：从名字上直译就是动物管理员，动物指的是Hadoop一类的分布式软件，管理员三个字体现了ZooKeeper的特点：维护、协调、管理、监控。
简述：有些软件你想做成集群或者分布式，你可以用ZooKeeper帮你来辅助实现。
特点：
- 最终一致性：客户端看到的数据最终是一致的。
- 可靠性：服务器保存了消息，那么它就一直都存在。
- 实时性：ZooKeeper不能保证两个客户端同时得到刚更新的数据。
- 独立性（等待无关）：不同客户端直接互不影响。
- 原子性：更新要不成功要不失败，没有第三个状态。
2. ZooKeeper有哪些应用场景？
数据发布与订阅
发布与订阅即所谓的配置管理，顾名思义就是将数据发布到ZooKeeper节点上，供订阅者动态获取数据，实现配置信息的集中式管理和动态更新。例如全局的配置信息，地址列表等就非常适合使用。
数据发布/订阅的一个常见的场景是配置中心，发布者把数据发布到ZooKeeper的一个或一系列的节点上，供订阅者进行数据订阅，达到动态获取数据的目的。
配置信息一般有几个特点:
- 数据量小的KV
- 数据内容在运行时会发生动态变化
- 集群机器共享，配置一致
ZooKeeper采用的是推拉结合的方式。
- 推:服务端会推给注册了监控节点的客户端Wathcer事件通知
- 拉:客户端获得通知后，然后主动到服务端拉取最新的数据
命名服务
作为分布式命名服务，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，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。
统一命名服务的命名结构图如下所示：
- 在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别不同服务。
- 类似于域名与IP之间对应关系，IP不容易记住，而域名容易记住。
- 通过名称来获取资源或服务的地址，提供者等信息。
- 按照层次结构组织服务/应用名称。
- 可将服务名称以及地址信息写到ZooKeeper上，客户端通过ZooKeeper获取可用服务列表类。
配置管理
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ZooKeeper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watch通知给各个客户端 从而更改配置。
ZooKeeper配置管理结构图如下所示：
- 分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题。
- 一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如Hadoop集群。
- 对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上。
- 配置管理可交由ZooKeeper实现。
- 可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode。
- 各个节点监听这个Znode。
- 一旦Znode中的数据被修改，ZooKeeper将通知各个节点。
集群管理
所谓集群管理就是：是否有机器退出和加入、选举master。
集群管理主要指集群监控和集群控制两个方面。前者侧重于集群运行时的状态的收集，后者则是对集群进行操作与控制。开发和运维中，面对集群，经常有如下需求:
- 希望知道集群中究竟有多少机器在工作
- 对集群中的每台机器的运行时状态进行数据收集
- 对集群中机器进行上下线的操作
集群管理结构图如下所示：
- 分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的，可根据节点实时状态做出一些调整。
- 可交由ZooKeeper实现。
- 可将节点信息写入ZooKeeper上的一个Znode。
- 监听这个Znode可获取它的实时状态变化。
- 典型应用
- Hbase中Master状态监控与选举。
利用ZooKeeper的强一致性，能够保证在分布式高并发情况下节点创建的全局唯一性，即：同时有多个客户端请求创建 /currentMaster节点，最终一定只有一个客户端请求能够创建成功
分布式通知与协调
- 分布式环境中，经常存在一个服务需要知道它所管理的子服务的状态。
a）NameNode需知道各个Datanode的状态。
b）JobTracker需知道各个TaskTracker的状态。 - 心跳检测机制可通过ZooKeeper来实现。
- 信息推送可由ZooKeeper来实现，ZooKeeper相当于一个发布/订阅系统。
分布式锁
处于不同节点上不同的服务，它们可能需要顺序的访问一些资源，这里需要一把分布式的锁。
分布式锁具有以下特性：写锁、读锁、时序锁。
写锁：在zk上创建的一个临时的无编号的节点。由于是无序编号，在创建时不会自动编号，导致只 能客户端有一个客户端得到锁，然后进行写入。
读锁：在zk上创建一个临时的有编号的节点，这样即使下次有客户端加入是同时创建相同的节点 时，他也会自动编号，也可以获得锁对象，然后对其进行读取。
时序锁：在zk上创建的一个临时的有编号的节点根据编号的大小控制锁。
分布式队列
分布式队列分为两种：
- 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，这种是同步队列。
a）一个job由多个task组成，只有所有任务完成后，job才运行完成。
b）可为job创建一个/job目录，然后在该目录下，为每个完成的task创建一个临时的Znode，一旦 临时节点数目达到task总数，则表明job运行完成。 - 队列按照FIFO方式进行入队和出队操作，例如实现生产者和消费者模型。