详解Zookeeper原理与应用场景
Zookeeper 分布式协调服务
应用之处:发布、订阅,命名服务,分布式协调和分布式锁
对比 Chubby:
Chubby 被定义为 分布式的锁服务
为分布式系统提供 松耦合、粗粒度 的分布式锁功能
其由两部分组成
提供数据的读写接口并管理相关配置数据的服务端
另一部分是客户端使用的 SDK
为对外提供稳定服务,每一个 Chubby 单元都由一组服务器组成,使用共识算法从集群中选举出主节点
实现原理:
文件系统:
Zookeeper 也使用文件系统组织系统中存储的资源
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/parent
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/parent/node1
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/parent/node2
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/parent/node3
其并没有文件和文件夹的概念,只有 Znode 概念,它既可以作为容器存储数据,也可以持有其他 Znode 形成父子关系
Znode 有四种类型:
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PERSISTENT:持久
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persistent_sequential:持久且有序
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ephemeral:临时
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ephemeral_sequential:临时且有序
临时节点:
客户端连接 Z 时才会保持存在的节点,当客户端和服务端连接中断,则当前连接持有的所有节点都会被删除
持久节点:
与临时节点相反,不会随会话连接的中断而删除,需要客户端主动删除
顺序性:
如果使用 Z 的顺序节点,那么所有节点就会在名字的末尾附加一个序列号,序列号是由父节点维护的单调递增计数器生成
临时/持续节点:
通知实现原理:
实现分布式排他锁:
第一种,通过创建临时 Znode 简单实现:
第二种,通过创建临时顺序 Znode 实现:
第三种,解决第二种的羊群效应:
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客户端连接 Zookeeper,并在 /lock 下创建临时且有序(即EPHEMERAL_SEQUENTIAL)的子节点,如,第一个子节点为 /lock/lock-000,第二个为 /lock/lock-001,以此类推;
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创建成功后,获取 /lock 下的子节点列表,判断刚创建的子节点在列表中是否是序号最小的子节点,如果是,则认为是获得锁,否则,监听刚创建的子节点的前一位子节点的删除消息,等获得该子节点的变更通知后,重复此步骤,直至获得锁为止;
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执行业务代码;
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完成业务代码后,删除对应子节点释放锁;
与 Redis 实现分布式锁比较:
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Redis 需要自己实现重试逻辑,比较消耗性能;
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zk 重试获取锁,对节点注册监听器即可,不需要主动尝试,性能开销小;
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如果 Redis 获取锁的客户端挂了,就不能主动删除 key,只能等待 key 的超时到期,而 zk 会主动发现客户端断连,并将临时 znode 删除,触发后面的监听器逻辑
实现分布式共享锁:
扩展:
DNS:
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DNS(Domain Name System,域名系统),万维网上作为域名和 IP 地址相互映射的一个分布式数据库,方便用户访问互联网,无需记住能够被机器直接读取的 IP 数串。
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通过域名,最终得到该域名对应的 IP 地址的过程叫做域名解析。
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DNS 协议运行在 UDP 协议智商,使用端口号 53。