Zookeeper2.ZooKeeper的几个重要概念

Posted 2020-10-03

上次我们了解了Zookeeper的概述，这次带大家了解一下Zookeeper的基本概念。

Zookeeper的基本概念分为以下几个：
集群角色、会话、数据节点、版本、watcher、ACL权限控制。

1.集群角色
在Zookeeper搭建的集群环境中，集群的角色分为Leader、Follower、Observer。

其中Leader服务器是整个Zookeeper集群工作机制中的核心，Follower服务器是Zookeeper集群状态的跟随者，Observer服务器充当一个观察者的角色。

我们这里了解以上几个角色即可，在后面的总结中，我们将深入探讨这些角色在实际中的运用。

2.会话
会话是指客户端和Zookeeper服务器的连接，Zookeeper中的会话叫Session，客户端与服务器建立一个TCP的长连接来维持一个Session，客户端在启动的时候会首先与服务器建立一个TCP连接，通过这个连接，客户端能够通过心跳检测与服务器保持有效的会话，也能向ZK服务器发送请求并获得响应。

3.数据节点
Zookeeper中的节点有两类
（1）集群中的一台机器成为一个节点
（2）数据模型中的数据单元Znode，分为持久节点和临时节点
Zookeeper的数据模型是一棵树，树的节点就是Znode，Znode可以保存信息。
一棵树的模型样例如下图：

上面的图是一棵树，有一个根节点，和下面的子节点。每一个子节点下又可以接一些子节点。后续我们会讲到，大多数Zookeeper的开发都是跟这些数据节点打交道，读写这些节点来和数据交互。

4.版本
我们在开发时通常会使用SVN来作为代码的管理，当代码出现错误时，我们可以回退到之前的某一个版本。

Zookeeper中的版本的含义与SVN中版本的含义有些区别，它的版本是用来记录节点数据或者是节点的子节点列表，或者是权限信息的修改次数（例如一个节点的version是1，这就代表这个节点在创建以来只被修改了一次）。

那么Zookeeper的版本如何使用呢？我们可以利用Zookeeper的版本实现锁服务。
我们知道，在数据库中有两种锁，分为悲观锁和乐观锁：
悲观锁又叫悲观并发锁，是数据库中一种非常严格的锁策略，具有强烈的排他性，能够避免不同事务对同一数据并发更新造成的数据不一致性，再上一个事务没有完成之前，下一个事务不能访问相同的资源，适合数据更新竞争非常激烈的场景。
悲观锁的实现一般都是使用一个statue字段(如1可用2不可用)，当修改数据时，将statue取出，并设置成不可用(statue=2)，然后执行需改语句，待完成之后，将statue更改回1，然后提交事务，就会避免其它操作修改本字段。

相比悲观锁，乐观锁使用的场景会更多，悲观锁认为事务访问相同数据的时候一定会出现相互的干扰，所以简单粗暴的使用排他访问的方式，而乐观锁认为不同事务访问相同资源很少出现相互干扰的情况，因此在事务处理期间不需要进行并发控制。当然乐观锁也是锁，它还是会有并发的控制，对于数据库我们通常的做法是在每个表中增加一个version版本字段，当读取数据时，将version字段的值一同读出，数据每更新一次，对此version值加一。事务修改数据之前先读出数据，当然版本号也顺势读出来，然后把读出来的版本号加入到更新语句的条件中。比如，读取出来的版本号是1，我们修改数据可的语句可以这样写：
update user_table set username = ‘张三‘ where id=1 and version = 1;
那如果更新失败了说明以后其它事务已经修改过数据了，那系统需要抛出异常给客户端，让客户自行处理，客户可以选择重试。

Zookeeper版本的作用与上面数据库的悲观和乐观锁有相似的用法，后续的使用过程中我们详细进行介绍。

Zookeeper的版本有以下几种：



5.watcher
watcher即事件监听器，Zookeeper允许用户在指定节点上注册一些watcher，当数据节点发生变化的时候，Zookeeper服务器会把这个变化的通知发送给感兴趣的客户端。

一个事件监听的大致情况如下：

上面是Zookeeper集群，下面两个客户端Client都在Zookeeper中注册了watcher（事件监听器），当Zookeeper中的节点数据发生变化时，会将变化的通知发送给客户端，客户端收到变化通知时，就会去Zookeeper中取得该数据的相关信息。

6.ACL权限控制
ACL是Access Control Lists的简写，Zookeeper采用ACL策略来进行权限控制，有以下权限：
CREATE：获取节点数据和子节点列表的权限
WRITE：更新节点数据的权限
DELETE：删除子节点的权限
ADMIN：设置节点ACL的权限

可以看到，Zookeeper的权限控制类似我们开发的信息管理系统的权限控制，我们在开发系统的时候也会对这些权限进行管理。一般ZK集群可能会服务与很多的业务，尤其是一些大公司，ZK集群中会保存许多重要的信息，那么这些信息通常只能对一部分的访问者进行开放，通过ACL我们可以对某些节点的访问权限进行控制，从而保重数据的安全性。