ZooKeeper学习之路 (七)ZooKeeper设计特点及典型应用场景

ZooKeeper 特点/设计目的

ZooKeeper 作为一个集群提供数据一致的协调服务,自然,最好的方式就是在整个集群中的 各服务节点进行数据的复制和同步。

数据复制的好处

1、容错:一个节点出错,不至于让整个集群无法提供服务

2、扩展性:通过增加服务器节点能提高 ZooKeeper 系统的负载能力,把负载分布到多个节点上

3、高性能:客户端可访问本地 ZooKeeper 节点或者访问就近的节点,依次提高用户的访问速度

设计目的

1、最终一致性:client不论连接到哪个Server,展示给它都是同一个视图,这是zookeeper最重要的性能。 
2、可靠性:具有简单、健壮、良好的性能,如果消息被到一台服务器接受,那么它将被所有的服务器接受。 
3、实时性:Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息,或者服务器失效的信息。但由于网络延时等原因,Zookeeper不能保证两个客户端能同时得到刚更新的数据,如果需要最新数据,应该在读数据之前调用sync()接口。 
4、等待无关(wait-free):慢的或者失效的client不得干预快速的client的请求,使得每个client都能有效的等待。 
5、原子性:更新只能成功或者失败,没有中间状态。 
6、顺序性:包括全局有序和偏序两种:全局有序是指如果在一台服务器上消息a在消息b前发布,则在所有Server上消息a都将在消息b前被发布;偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布,a必将排在b前面。 

ZooKeeper 典型应用场景

命名服务

  命名服务是分布式系统中较为常见的一类场景,分布式系统中,被命名的实体通常可以是集 群中的机器、提供的服务地址或远程对象等,通过命名服务,客户端可以根据指定名字来获 取资源的实体、服务地址和提供者的信息。Zookeeper 也可帮助应用系统通过资源引用的方 式来实现对资源的定位和使用,广义上的命名服务的资源定位都不是真正意义上的实体资源, 在分布式环境中,上层应用仅仅需要一个全局唯一的名字。Zookeeper 可以实现一套分布式 全局唯一 ID 的分配机制。

配置管理

  程序总是需要配置的,如果程序分散部署在多台机器上,要逐个改变配置就变得困难。现在 把这些配置全部放到 ZooKeeper 上去,保存在 ZooKeeper 的某个目录节点中,然后所有相关应用程序对这个目录节点进行监听,一旦配置信息发生变化,每个应用程序就会收到 ZooKeeper 的通知,然后从 ZooKeeper 获取新的配置信息应用到系统中就好

集群管理

所谓集群管理无在乎两点:是否有机器退出和加入、选举 master

  对于第一点,所有机器约定在父目录 GroupMembers 下创建临时目录节点,然后监听父目录 节点的子节点变化消息。一旦有机器挂掉,该机器与 ZooKeeper 的连接断开,其所创建的 临时目录节点被删除,所有其他机器都收到通知:某个兄弟目录被删除,于是,所有人都知 道:有兄弟挂了。新机器加入也是类似,所有机器收到通知:新兄弟目录加入,又多了个新 兄弟。

  对于第二点,我们稍微改变一下,所有机器创建临时顺序编号目录节点,每次选取编号最小 的机器作为 master 就好。当然,这只是其中的一种策略而已,选举策略完全可以由管理员 自己制定。

分布式锁

有了 ZooKeeper 的一致性文件系统,锁的问题变得容易。 锁服务可以分为两三类

一个是写锁,对写加锁,保持独占,或者叫做排它锁,独占锁

一个是读锁,对读加锁,可共享访问,释放锁之后才可进行事务操作,也叫共享锁

一个是控制时序,叫时序锁

  对于第一类,我们将 ZooKeeper 上的一个 znode 看作是一把锁,通过 createznode 的方式来 实现。所有客户端都去创建 /distribute_lock 节点,最终成功创建的那个客户端也即拥有了 这把锁。用完删除掉自己创建的 distribute_lock 节点就释放出锁

  对于第二类, /distribute_lock 已经预先存在,所有客户端在它下面创建临时顺序编号目录 节点,和选 master 一样,编号最小的获得锁,用完删除,依次有序

队列管理

  两种类型的队列:

  1、同步队列: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。

  2、先进先出队列:队列按照 FIFO 方式进行入队和出队操作。

  第一类,在约定目录下创建临时目录节点,监听节点数目是否是我们要求的数目。

  第二类,和分布式锁服务中的控制时序场景基本原理一致,入列有编号,出列按编号。 同步队列的流程图:

 

posted @ 2018-03-24 16:18 扎心了,老铁 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏