ZooKeeper 的应用场景？

分析&回答

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1、统一命名服务

统一命名服务的命名结构图如下所示：

• 在分布式环境下，经常需要对应用/服务进行统一命名，便于识别不同服务。
  • 类似于域名与ip之间对应关系，ip不容易记住，而域名容易记住。
  • 通过名称来获取资源或服务的地址，提供者等信息。
• 按照层次结构组织服务/应用名称。
  • 可将服务名称以及地址信息写到ZooKeeper上，客户端通过ZooKeeper获取可用服务列表类。

2、配置管理

配置管理结构图如下所示：

• 分布式环境下，配置文件管理和同步是一个常见问题。
  • 一个集群中，所有节点的配置信息是一致的，比如 Hadoop 集群。
  • 对配置文件修改后，希望能够快速同步到各个节点上。
• 配置管理可交由ZooKeeper实现。
  • 可将配置信息写入ZooKeeper上的一个Znode。
  • 各个节点监听这个Znode。
  • 一旦Znode中的数据被修改，ZooKeeper将通知各个节点。

3、集群管理

集群管理结构图如下所示：

• 分布式环境中，实时掌握每个节点的状态是必要的。
  • 可根据节点实时状态做出一些调整。
• 可交由ZooKeeper实现。
  • 可将节点信息写入ZooKeeper上的一个Znode。
  • 监听这个Znode可获取它的实时状态变化。
• 典型应用
  • Hbase中Master状态监控与选举。

4、分布式通知与协调

• 分布式环境中，经常存在一个服务需要知道它所管理的子服务的状态。
  • NameNode需知道各个Datanode的状态。
  • JobTracker需知道各个TaskTracker的状态。
• 心跳检测机制可通过ZooKeeper来实现。
• 信息推送可由ZooKeeper来实现，ZooKeeper相当于一个发布/订阅系统。

5、分布式锁

处于不同节点上不同的服务，它们可能需要顺序的访问一些资源，这里需要一把分布式的锁。

分布式锁具有以下特性：

1. ZooKeeper是强一致的。比如各个节点上运行一个ZooKeeper客户端，它们同时创建相同的Znode，但是只有一个客户端创建成功。
2. 实现锁的独占性。创建Znode成功的那个客户端才能得到锁，其它客户端只能等待。当前客户端用完这个锁后，会删除这个Znode，其它客户端再尝试创建Znode，获取分布式锁。
3. 控制锁的时序。各个客户端在某个Znode下创建临时Znode，这个类型必须为CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL，这样该Znode可掌握全局访问时序。

6、分布式队列

分布式队列分为两种：

• 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，这种是同步队列。
  • 一个job由多个task组成，只有所有任务完成后，job才运行完成。
  • 可为job创建一个/job目录，然后在该目录下，为每个完成的task创建一个临时的Znode，一旦临时节点数目达到task总数，则表明job运行完成。
• 队列按照FIFO方式进行入队和出队操作，例如实现生产者和消费者模型。

反思&扩展

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Zookeeper 中关于CAP理论是如何选择的？

• ZooKeeper这种分布式协调系统，数据的一致性是最基本的要求，所以使用CP舍弃A。
• Zookeeper在进行数据同步时，无法对外提供读写服务，不满足可用性A的要求。
• 话外：Redis、HBase分布式存储系统也选择的 CP
• 话外：传统数据库一般选择CA
• 话外：分布式网站架构的一般选择AP

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