Zookeeper核心概念及读写流程

简介

ZooKeeper是一个分布式应用程序协调服务，主要用于解决分布式集群中应用系统的一致性问题。它能提供类似文件系统的目录节点树方式的数据存储，主要用途是维护和监控所存数据的状态变化，以实现对集群的管理。
ZooKeeper应用场景：

• 统一命名
• 配置管理
• 集群管理
• 共享锁
• 队列管理

基本架构

Zookeeper集群中角色介绍：

• Leader：Leader不直接接受client的请求，但接受由其他Follower和Observer转发过来的Client请求，此外，Leader还负责投票的发起和决议，即时更新状态和数据。
• Follower：Follower角色接受客户端请求并返回结果，参与Leader发起的投票和选举，但不具有写操作的权限。
• Observer：Observer角色接受客户端连接，将写操作转给Leader，但Observer不参与投票（即不参加一致性协议的达成），只同步Leader节点的状态，Observer角色是为集群系统扩展而生的。

数据模型（树形结构）

Zookeeper的数据节点称为ZNode，ZNode是Zookeeper中数据的最小单元，每个ZNode都可以保存数据，同时还可以挂载子节点，因此构成了一个层次化的命名空间，称为树。

Znode的主要特点如下：
(1) Znode中仅存储与同步相关的数据，因此数据量很小，大概B到KB量级，例如状态信息、配置内容、位置信息等。
(2) 一个Znode维护一个状态结构，包括：版本号、ACL（访问控制列表）变更、时间戳。Znode存储的数据每次发生变化，版本号都会递增，这样客户端就可以基于版本号检索相关数据。
(3) 每个Znode都有一个ACL，用来限定该Znode可以被何种请求访问。 客户端可以在Znode上设置一个观察者（Watcher），如果该Znode上的数据发生变更，ZooKeeper就会通知客户端，从而触发观察者中实现的逻辑的执行。

节点类型

ZooKeeper中节点主要有四种类型：

• 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 ）

读写流程

写流程

1. 客户端连接到集群中某一个节点，发送一个写请求;
2. 服务端与客户端所连接的节点，把该写请求转发给leader;
3. leader处理写请求，等待follower节点返回;
4. 当leader接收到一半以上的节点（包括自己）返回写成功的信息之后，返回给客户端成功写入。

读流程

1. 客户端连接到集群中某一节点;
2. 读请求，直接返回。