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場(chǎng)景類別

典型場(chǎng)景描述（ZK特性，使用方法）

應(yīng)用中的具體使用

數(shù)據(jù)發(fā)布與訂閱

發(fā)布與訂閱即所謂的配置管理，顧名思義就是將數(shù)據(jù)發(fā)布到zk節(jié)點(diǎn)上，供訂閱者動(dòng)態(tài)獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配置信息的集中式管理和動(dòng)態(tài)更新。例如全局的配置信息，地址列表等就非常適合使用。

1. 索引信息和集群中機(jī)器節(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。2. 系統(tǒng)日志（經(jīng)過處理后的）存儲(chǔ)，這些日志通常2-3天后被清除。 

3. 應(yīng)用中用到的一些配置信息集中管理，在應(yīng)用啟動(dòng)的時(shí)候主動(dòng)來獲取一次，并且在節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)Watcher，以后每次配置有更新，實(shí)時(shí)通知到應(yīng)用，獲取最新配置信息。

4. 業(yè)務(wù)邏輯中需要用到的一些全局變量，比如一些消息中間件的消息隊(duì)列通常有個(gè)offset，這個(gè)offset存放在zk上，這樣集群中每個(gè)發(fā)送者都能知道當(dāng)前的發(fā)送進(jìn)度。

5. 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。以前通常是暴露出接口，例如JMX接口，有了zk后，只要將這些信息存放到zk節(jié)點(diǎn)上即可。

Name Service

這個(gè)主要是作為分布式命名服務(wù)，通過調(diào)用zk的create node api，能夠很容易創(chuàng)建一個(gè)全局唯一的path，這個(gè)path就可以作為一個(gè)名稱。

分布通知/協(xié)調(diào)

ZooKeeper中特有watcher注冊(cè)與異步通知機(jī)制，能夠很好的實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下不同系統(tǒng)之間的通知與協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)變更的實(shí)時(shí)處理。使用方法通常是不同系統(tǒng)都對(duì)ZK上同一個(gè)znode進(jìn)行注冊(cè)，監(jiān)聽znode的變化（包括znode本身內(nèi)容及子節(jié)點(diǎn)的），其中一個(gè)系統(tǒng)update了znode，那么另一個(gè)系統(tǒng)能夠收到通知，并作出相應(yīng)處理。

1. 另一種心跳檢測(cè)機(jī)制：檢測(cè)系統(tǒng)和被檢測(cè)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。2. 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)。 

3. 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。

分布式鎖

分布式鎖，這個(gè)主要得益于ZooKeeper為我們保證了數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性，即用戶只要完全相信每時(shí)每刻，zk集群中任意節(jié)點(diǎn)（一個(gè)zk server）上的相同znode的數(shù)據(jù)是一定是相同的。鎖服務(wù)可以分為兩類，一個(gè)是保持獨(dú)占，另一個(gè)是控制時(shí)序。 

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。

集群管理

1. 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(chǎng)景，能夠快速對(duì)集群中機(jī)器變化作出響應(yīng)。這樣的場(chǎng)景中，往往有一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)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(cè)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)：a. 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。b. 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。
2. Master選舉則是zookeeper中最為經(jīng)典的使用場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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。

1. 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。2. 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。

分布式隊(duì)列

隊(duì)列方面，我目前感覺有兩種，一種是常規(guī)的先進(jìn)先出隊(duì)列，另一種是要等到隊(duì)列成員聚齊之后的才統(tǒng)一按序執(zhí)行。對(duì)于第二種先進(jìn)先出隊(duì)列，和分布式鎖服務(wù)中的控制時(shí)序場(chǎng)景基本原理一致，這里不再贅述。 

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?nbsp;/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(chǎng)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。