Zookeeper 快速理解

作者：刘旭晖 Raymond 转载请注明出处

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==是什么 ==

 

目标Scope（解决什么问题）

 

为分布式系统提供高可靠性的协同工作机制

 

官方定义

 

ZooKeeper is acentralized service for maintaining configuration information, naming,providing distributed synchronization, and providing group services.

 

个人理解

 

基本上ZooKeeper提供了一个简化并支持特定功能的分布式文件系统接口，加上数据同步，变更通知，客户端Cache等辅助机制。基于这样的接口，用户可以自己在此之上构建逻辑，来实现各种分布式系统系统工作所需的各种功能，如配置管理，名称服务，Master选举，同步，锁等，类似于google的Chubby，但是没有内建锁的支持。

 

==如何实现 ==

 

核心思路，架构

 

zookeeper的核心思想是提供一个非锁机制的Wait Free的用于分布式系统同步的核心服务，提供简单的文件创建读写操作接口，其系统核心本身对文件读写并不提供加锁互斥的服务，但是提供基于版本比对的更新操作，客户端可以基于此自己实现加锁逻辑。客户端可以连接任意zookeeper服务节点来读写数据，zookeeper内部会分为Leader和Follower角色。

 

 

Zookeeper使用简单的同步策略，通过以下两条基本保证来实现数据的一致性：

• 全局串行化所有的写操作
• 保证同一客户端的指令被FIFO执行（以及消息通知的FIFO）

 

客户端尽可能通过Cache和消息通知机制来减少与服务器之间不必要的信息沟通，来减轻服务器负担

 

 

数据更新操作需要服务器Leader节点协同Slave节点通过ZAB协议（基本就是两阶段提交）进行全局广播来实现，因此随着Slave节点增加，性能是下降的。

 

数据读操作可以由任意服务器节点提供，如果不是Lead节点，读操作本身不保证数据是最新的，但是可以通过一个Sync（大概就是一个空的写操作）+read的模式来实现对最新数据的读取（由前述两条基本保证可推得）

 

Zookeeper自身文件系统维护在内存中，通过定期Snapshot和Log记录来实现灾难恢复

 

zookeeper对用户暴露简单的API接口，读写创建Znode数据节点，Znode节点分为普通节点和临时节点，零时节点当创建它的客户端连接结束/丢失以后会自动删除。API主要包括

 

Create :创建node

Delete :删除node

Exists :判断node是否存在

get data :读取node内存储的数据

set data :向node写数据

get children :获取一个node的子node列表

Sync :等待数据更新的同步完成

 

 

适用领域

 

需要一个中心服务提供协同工作原语支持的分布式系统。能够将协同工作部分简单的剥离（或者添加）使用外部服务的场合。

 

细节

 

Snapshot创建时不Block数据更新操作，因此不保证精确再现zookepper某一个特定时间点的状态，不过由于串行化更新操作和数据更新的幂等特性，只要完整数量的LOG被顺序更新（可以重复），由非精确状态再现的Snapshot是可以恢复得到精确的最新状态的。

 

==相关项目 ==

 

上下游项目

Hbase :使用Zookeeper做Master选举等

Hadoop2.0 (YARN)

BookKeeper: Zookeeper内置项目，基于Zookeeper实现的一个Log记录系统

 

类似项目

chubby

 

==相关文献 ==

 

项目主页

http://zookeeper.apache.org

 

Paper论文

 

ZooKeeper: Wait-freecoordination for Internet-scale systems

A simple totallyordered broadcast protocol