ZooKeeper典型應(yīng)用場景

• 應(yīng)用中用到的一些配置信息放到ZK上進(jìn)行集中管理。這類場景通常是這樣：應(yīng)用在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)主動(dòng)來獲取一次配置，同時(shí)，在節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)Watcher，這樣一來，以后每次配置有更新的時(shí)候，都會(huì)實(shí)時(shí)通知到訂閱的客戶端，從來達(dá)到獲取最新配置信息的目的。

• 分布式搜索服務(wù)中，索引的元信息和服務(wù)器集群機(jī)器的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)存放在ZK的一些指定節(jié)點(diǎn)，供各個(gè)客戶端訂閱使用。

• 分布式日志收集系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的核心工作是收集分布在不同機(jī)器的日志。收集器通常是按照應(yīng)用來分配收集任務(wù)單元，因此需要在ZK上創(chuàng)建一個(gè)以應(yīng)用名作為path的節(jié)點(diǎn)P，并將這個(gè)應(yīng)用的所有機(jī)器ip，以子節(jié)點(diǎn)的形式注冊(cè)到節(jié)點(diǎn)P上，這樣一來就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器變動(dòng)的時(shí)候，能夠?qū)崟r(shí)通知到收集器調(diào)整任務(wù)分配。

• 系統(tǒng)中有些信息需要?jiǎng)討B(tài)獲取，并且還會(huì)存在人工手動(dòng)去修改這個(gè)信息的發(fā)問。通常是暴露出接口，例如JMX接口，來獲取一些運(yùn)行時(shí)的信息。引入ZK之后，就不用自己實(shí)現(xiàn)一套方案了，只要將這些信息存放到指定的ZK節(jié)點(diǎn)上即可。

注意：在上面提到的應(yīng)用場景中，有個(gè)默認(rèn)前提是：數(shù)據(jù)量很小，但是數(shù)據(jù)更新可能會(huì)比較快的場景。

消費(fèi)負(fù)載均衡：

在消費(fèi)過程中，一個(gè)消費(fèi)者會(huì)消費(fèi)一個(gè)或多個(gè)分區(qū)中的消息，但是一個(gè)分區(qū)只會(huì)由一個(gè)消費(fèi)者來消費(fèi)。MetaQ的消費(fèi)策略是：

• 每個(gè)分區(qū)針對(duì)同一個(gè)group只掛載一個(gè)消費(fèi)者。

• 如果同一個(gè)group的消費(fèi)者數(shù)目大于分區(qū)數(shù)目，則多出來的消費(fèi)者將不參與消費(fèi)。

• 如果同一個(gè)group的消費(fèi)者數(shù)目小于分區(qū)數(shù)目，則有部分消費(fèi)者需要額外承擔(dān)消費(fèi)任務(wù)。

在某個(gè)消費(fèi)者故障或者重啟等情況下，其他消費(fèi)者會(huì)感知到這一變化（通過 zookeeper watch消費(fèi)者列表），然后重新進(jìn)行負(fù)載均衡，保證所有的分區(qū)都有消費(fèi)者進(jìn)行消費(fèi)。

服務(wù)提供者在啟動(dòng)的時(shí)候，向ZK上的指定節(jié)點(diǎn)/dubbo/${serviceName}/providers目錄下寫入自己的URL地址，這個(gè)操作就完成了服務(wù)的發(fā)布。

服務(wù)消費(fèi)者啟動(dòng)的時(shí)候，訂閱/dubbo/${serviceName}/providers目錄下的提供者URL地址， 并向/dubbo/${serviceName} /consumers目錄下寫入自己的URL地址。

注意，所有向ZK上注冊(cè)的地址都是臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，這樣就能夠保證服務(wù)提供者和消費(fèi)者能夠自動(dòng)感應(yīng)資源的變化。

另外，Dubbo還有針對(duì)服務(wù)粒度的監(jiān)控，方法是訂閱/dubbo/${serviceName}目錄下所有提供者和消費(fèi)者的信息。

• 另一種心跳檢測機(jī)制：檢測系統(tǒng)和被檢測系統(tǒng)之間并不直接關(guān)聯(lián)起來，而是通過zk上某個(gè)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，大大減少系統(tǒng)耦合。

• 另一種系統(tǒng)調(diào)度模式：某系統(tǒng)有控制臺(tái)和推送系統(tǒng)兩部分組成，控制臺(tái)的職責(zé)是控制推送系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的推送工作。管理人員在控制臺(tái)作的一些操作，實(shí)際上是修改了ZK上某些節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，而ZK就把這些變化通知給他們注冊(cè)Watcher的客戶端，即推送系統(tǒng)，于是，作出相應(yīng)的推送任務(wù)。

• 另一種工作匯報(bào)模式：一些類似于任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)，子任務(wù)啟動(dòng)后，到zk來注冊(cè)一個(gè)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，并且定時(shí)將自己的進(jìn)度進(jìn)行匯報(bào)（將進(jìn)度寫回這個(gè)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)），這樣任務(wù)管理者就能夠?qū)崟r(shí)知道任務(wù)進(jìn)度。

總之，使用zookeeper來進(jìn)行分布式通知和協(xié)調(diào)能夠大大降低系統(tǒng)之間的耦合

• 集群機(jī)器監(jiān)控：這通常用于那種對(duì)集群中機(jī)器狀態(tài)，機(jī)器在線率有較高要求的場景，能夠快速對(duì)集群中機(jī)器變化作出響應(yīng)。這樣的場景中，往往有一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測集群機(jī)器是否存活。過去的做法通常是：監(jiān)控系統(tǒng)通過某種手段（比如ping）定時(shí)檢測每個(gè)機(jī)器，或者每個(gè)機(jī)器自己定時(shí)向監(jiān)控系統(tǒng)匯報(bào)“我還活著”。 這種做法可行，但是存在兩個(gè)比較明顯的問題：

1. 集群中機(jī)器有變動(dòng)的時(shí)候，牽連修改的東西比較多。

2. 有一定的延時(shí)。

利用ZooKeeper有兩個(gè)特性，就可以實(shí)時(shí)另一種集群機(jī)器存活性監(jiān)控系統(tǒng)：

1. 客戶端在節(jié)點(diǎn) x 上注冊(cè)一個(gè)Watcher，那么如果 x?的子節(jié)點(diǎn)變化了，會(huì)通知該客戶端。

2. 創(chuàng)建EPHEMERAL類型的節(jié)點(diǎn)，一旦客戶端和服務(wù)器的會(huì)話結(jié)束或過期，那么該節(jié)點(diǎn)就會(huì)消失。

例如，監(jiān)控系統(tǒng)在 /clusterServers 節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)Watcher，以后每動(dòng)態(tài)加機(jī)器，那么就往 /clusterServers 下創(chuàng)建一個(gè) EPHEMERAL類型的節(jié)點(diǎn)：/clusterServers/{hostname}. 這樣，監(jiān)控系統(tǒng)就能夠?qū)崟r(shí)知道機(jī)器的增減情況，至于后續(xù)處理就是監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)了。

• Master選舉則是zookeeper中最為經(jīng)典的應(yīng)用場景了。

在分布式環(huán)境中，相同的業(yè)務(wù)應(yīng)用分布在不同的機(jī)器上，有些業(yè)務(wù)邏輯（例如一些耗時(shí)的計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)I/O處理），往往只需要讓整個(gè)集群中的某一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行執(zhí)行，其余機(jī)器可以共享這個(gè)結(jié)果，這樣可以大大減少重復(fù)勞動(dòng)，提高性能，于是這個(gè)master選舉便是這種場景下的碰到的主要問題。

利用ZooKeeper的強(qiáng)一致性，能夠保證在分布式高并發(fā)情況下節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建的全局唯一性，即：同時(shí)有多個(gè)客戶端請(qǐng)求創(chuàng)建 /currentMaster 節(jié)點(diǎn)，最終一定只有一個(gè)客戶端請(qǐng)求能夠創(chuàng)建成功。利用這個(gè)特性，就能很輕易的在分布式環(huán)境中進(jìn)行集群選取了。

另外，這種場景演化一下，就是動(dòng)態(tài)Master選舉。這就要用到?EPHEMERAL_SEQUENTIAL類型節(jié)點(diǎn)的特性了。

上文中提到，所有客戶端創(chuàng)建請(qǐng)求，最終只有一個(gè)能夠創(chuàng)建成功。在這里稍微變化下，就是允許所有請(qǐng)求都能夠創(chuàng)建成功，但是得有個(gè)創(chuàng)建順序，于是所有的請(qǐng)求最終在ZK上創(chuàng)建結(jié)果的一種可能情況是這樣： /currentMaster/{sessionId}-1 ,?/currentMaster/{sessionId}-2 ,?/currentMaster/{sessionId}-3 ….. 每次選取序列號(hào)最小的那個(gè)機(jī)器作為Master，如果這個(gè)機(jī)器掛了，由于他創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)會(huì)馬上小時(shí)，那么之后最小的那個(gè)機(jī)器就是Master了。

• 在搜索系統(tǒng)中，如果集群中每個(gè)機(jī)器都生成一份全量索引，不僅耗時(shí)，而且不能保證彼此之間索引數(shù)據(jù)一致。因此讓集群中的Master來進(jìn)行全量索引的生成，然后同步到集群中其它機(jī)器。另外，Master選舉的容災(zāi)措施是，可以隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)指定master，就是說應(yīng)用在zk在無法獲取master信息時(shí)，可以通過比如http方式，向一個(gè)地方獲取master。

• 在Hbase中，也是使用ZooKeeper來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)HMaster的選舉。在Hbase實(shí)現(xiàn)中，會(huì)在ZK上存儲(chǔ)一些ROOT表的地址和HMaster的地址，HRegionServer也會(huì)把自己以臨時(shí)節(jié)點(diǎn)（Ephemeral）的方式注冊(cè)到Zookeeper中，使得HMaster可以隨時(shí)感知到各個(gè)HRegionServer的存活狀態(tài)，同時(shí)，一旦HMaster出現(xiàn)問題，會(huì)重新選舉出一個(gè)HMaster來運(yùn)行，從而避免了HMaster的單點(diǎn)問題

• 所謂保持獨(dú)占，就是所有試圖來獲取這個(gè)鎖的客戶端，最終只有一個(gè)可以成功獲得這把鎖。通常的做法是把zk上的一個(gè)znode看作是一把鎖，通過create znode的方式來實(shí)現(xiàn)。所有客戶端都去創(chuàng)建 /distribute_lock 節(jié)點(diǎn)，最終成功創(chuàng)建的那個(gè)客戶端也即擁有了這把鎖。

• 控制時(shí)序，就是所有視圖來獲取這個(gè)鎖的客戶端，最終都是會(huì)被安排執(zhí)行，只是有個(gè)全局時(shí)序了。做法和上面基本類似，只是這里 /distribute_lock 已經(jīng)預(yù)先存在，客戶端在它下面創(chuàng)建臨時(shí)有序節(jié)點(diǎn)（這個(gè)可以通過節(jié)點(diǎn)的屬性控制：CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL來指定）。Zk的父節(jié)點(diǎn)（/distribute_lock）維持一份sequence,保證子節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建的時(shí)序性，從而也形成了每個(gè)客戶端的全局時(shí)序。

第二種隊(duì)列其實(shí)是在FIFO隊(duì)列的基礎(chǔ)上作了一個(gè)增強(qiáng)。通?？梢栽?/queue 這個(gè)znode下預(yù)先建立一個(gè)/queue/num 節(jié)點(diǎn)，并且賦值為n（或者直接給/queue賦值n），表示隊(duì)列大小，之后每次有隊(duì)列成員加入后，就判斷下是否已經(jīng)到達(dá)隊(duì)列大小，決定是否可以開始執(zhí)行了。這種用法的典型場景是，分布式環(huán)境中，一個(gè)大任務(wù)Task A，需要在很多子任務(wù)完成（或條件就緒）情況下才能進(jìn)行。這個(gè)時(shí)候，凡是其中一個(gè)子任務(wù)完成（就緒），那么就去 /taskList 下建立自己的臨時(shí)時(shí)序節(jié)點(diǎn)（CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL），當(dāng) /taskList 發(fā)現(xiàn)自己下面的子節(jié)點(diǎn)滿足指定個(gè)數(shù)，就可以進(jìn)行下一步按序進(jìn)行處理了。