ZooKeeper常用功能

前言

瞭解微服務的小夥伴都應該知道ZooKeeper,它是一個分佈式的,開源的分佈式應用程序協調服務。現在比較流行的微服務框架Dubbo、Spring Cloud都可以使用ZooKeeper作爲服務發現與組冊中心。但是,爲什麼ZooKeeper就能實現服務發現與註冊呢?

ZooKeeper的特性

我們先來了解一下ZooKeeper的特性吧,因爲它的特性決定了它的使用場景。

1.樹狀目錄結構

如上圖,ZooKeeper是一個樹狀的文件目錄結構,有點像應用系統中的文件系統的概念。每個子目錄(如App)被稱爲znode,我們可以對每個znode進行增刪改查。

2.持久節點

客戶端與ZooKeeper服務端斷開連接後,該節點仍然存在。

3.持久有序節點

在持久節點基礎上,由zookeeper給該節點名稱進行有序編號,如0000001,0000002。

4.臨時節點

 客戶端與zookeeper服務端斷開連接後,該節點被刪除。臨時節點下,不存在子節點。

5.臨時有序節點

在臨時節點基礎上,由zookeeper給該節點名稱進行有序編號,如0000001,0000002。

6.節點監聽

客戶端2註冊監聽它關心的臨時節點SubApp1的變化,當臨時節點SubApp1發生變化時(如圖中被刪除的時候),zookeeper會通知客戶端2。該機制是zookeeper實現分佈式協調的重要特性。我們可以通過get,exists,getchildren三種方式對某個節點進行監聽。但是該事件只會通知一次。

微服務中應用場景

1.分佈式鎖

分佈式鎖主要解決不同進程中的資源同步問題。大家可以聯想一下單進程中的多線程共享資源的情況,線程需要訪問共享資源,首先要獲得鎖,操作完共享資源後便釋放鎖。分佈式中,上述的鎖就變成了分佈式鎖了。那這個分佈式鎖又是如何實現呢?

步驟1: 如圖,根據zookeeper有序臨時節點的特性,每個進程對應連接一個有序臨時節點(進程1對應節點/znode/00000001,進程2對應節點/znode/00000002…如此類推)。每個進程監聽對應的上一個節點的變化。編號最小的節點對應的進程獲得鎖,可以操作資源。

步驟2: 當進程1完成業務後,刪除對應的子節點/znode/00000001,釋放鎖。此時,編號最小的鎖便獲得鎖(即/znode/00000002對應進程)。重複以上步驟,保證了多個進程獲取的是同一個鎖,且只有一個進程能獲得鎖,就是zookeeper分佈式鎖的實現原理。

 2.服務註冊與發現

2.1 背景

在微服務中,服務提供方把服務註冊到zookeeper中心去。如圖中的Member服務,但是每個應用可能拆分成多個服務對應不同的Ip地址,zookeeper註冊中心可以動態感知到服務節點的變化。服務消費方(Order 服務)需要調用提供方(Member 服務)提供的服務時,從zookeeper中獲取提供方的調用地址列表,然後進行調用。這個過程稱爲服務的訂閱。

2.2服務註冊原理

rpc框架會在zookeeper的註冊目錄下,爲每個應用創建一個持久節點,如order應用創建order持久節點,member應用創建member持久節點。然後在對應的持久節點下,爲每個微服務創建一個臨時節點,記錄每個服務的URL等信息。

2.3服務動態發現原理

 由於服務消費方向zookeeper訂閱了(監聽)服務提供方,一旦服務提供方有變動的時候(增加服務或者減少服務),zookeeper就會把最新的服務提供方列表(member list)推送給服務消費方,這就是服務動態發現的原理。

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