Zookeeper的典型应用场景（1）
此文知識(shí)來(lái)自于：《從Paxos到Zookeeper分布式一致性原理與實(shí)踐》第六章
1.1 數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱
數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱（Pulish/Subscribe）系統(tǒng)，即所謂的配置中心，顧名思義就是發(fā)布者將數(shù)據(jù)發(fā)布到ZooKeeper的一個(gè)或一系列節(jié)點(diǎn)上，供訂閱者進(jìn)行數(shù)據(jù)訂閱，
進(jìn)而達(dá)到動(dòng)態(tài)獲取數(shù)據(jù)的目的，實(shí)現(xiàn)配置信息的集中式管理和數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新。
發(fā)布/訂閱系統(tǒng)一般有兩種設(shè)計(jì)模式，分別是推（Push）模式和拉（Pull）模式。在推模式中，服務(wù)端主動(dòng)將數(shù)據(jù)更新發(fā)送給所有訂閱的客戶(hù)端；而拉模式則是由
客戶(hù)端主動(dòng)發(fā)起請(qǐng)求獲取最新數(shù)據(jù)，通常客戶(hù)端都采用定時(shí)進(jìn)行輪詢(xún)拉取的方式。ZooKeeper采用的是推拉結(jié)合的方式：客戶(hù)端向服務(wù)端注冊(cè)自己需要關(guān)注的
節(jié)點(diǎn)，一旦該節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)生變更，那么服務(wù)端就會(huì)向相應(yīng)的客戶(hù)端發(fā)送Watcher事件通知，客戶(hù)端接收到這個(gè)消息通知之后，需要主動(dòng)到服務(wù)端獲取最新的數(shù)據(jù)。
如果將配置信息存放到ZooKeeper上進(jìn)行集中管理，那么通常情況下，應(yīng)用在啟動(dòng)的時(shí)候都會(huì)主動(dòng)到ZooKeeper服務(wù)端上進(jìn)行一次配置信息的獲取，同時(shí)，
在指定節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)Watcher監(jiān)聽(tīng)，這樣一來(lái)，但凡配置信息發(fā)生變更，服務(wù)端都會(huì)實(shí)時(shí)通知到所有訂閱的客戶(hù)端，從而達(dá)到實(shí)時(shí)獲取最新配置信息的目的。
實(shí)例：在我們平常的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常會(huì)碰到這樣的需求：系統(tǒng)中需要使用一些通用的配置信息，例如機(jī)器列表信息、運(yùn)行時(shí)的開(kāi)關(guān)配置、數(shù)據(jù)庫(kù)配置信息等。
這些全局配置信息通暢具備以下3個(gè)特性：
- 數(shù)據(jù)量通常比較小。
- 數(shù)據(jù)內(nèi)容在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。
- 集群中各機(jī)器共享，配置一致。
對(duì)于這類(lèi)配置信息，一般的做法通常可以選擇將其存儲(chǔ)在本地配置文件或是內(nèi)存變量中。本地配置可以采用JMX方式來(lái)實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)內(nèi)存變量的更新。
但是一旦機(jī)器規(guī)模變大，且配置信息變更頻繁后，就需要尋找一種更為分布式化的解決方案。
下面以“數(shù)據(jù)庫(kù)切換”的應(yīng)用場(chǎng)景展開(kāi)，看看如何使用ZooKeeper實(shí)現(xiàn)配置管理。
1.1.1 配置存儲(chǔ)
進(jìn)行配置之前，首先初始化配置存儲(chǔ)到ZooKeeper上去，例如/app1/databse_config/（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“配置節(jié)點(diǎn)”），寫(xiě)入數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中：
dbcp.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver dbcp.dbJDBCUrl=jdbc:mysql://localhost:3306/taokeeper dbcp.characterEncoding=GBK dbcp.username=admin dbcp.password=root dbcp.maxActive=30 dbcp.maxIdle=10 dbcp.maxWait=100001.1.2 配置獲取
集群中每臺(tái)機(jī)器在啟動(dòng)初始化階段，首先會(huì)從上面提到的ZooKeeper配置節(jié)點(diǎn)上讀取數(shù)據(jù)庫(kù)信息，同時(shí)，客戶(hù)端還需要在該配置節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)變更的
Water監(jiān)聽(tīng)，一旦發(fā)生節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)變更，所有訂閱的客戶(hù)端都能夠獲取到數(shù)據(jù)變更通知。
1.1.3 配置變更
在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)需要機(jī)型數(shù)據(jù)庫(kù)切換的情況，借助ZooKeeper的Watcher機(jī)制，幫我們將數(shù)據(jù)變更的通知發(fā)送到各個(gè)客戶(hù)端，每個(gè)客戶(hù)端在
接收到這個(gè)變更通知后，就可以重新進(jìn)行最新數(shù)據(jù)的獲取。
1.2 負(fù)載均衡
根據(jù)維基百科上的定義，負(fù)載均衡（Load Balance）是一種相當(dāng)常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用來(lái)對(duì)多個(gè)計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)集群）、網(wǎng)絡(luò)連接、CPU、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或是
其它資源進(jìn)行分配負(fù)載，以達(dá)到優(yōu)化資源使用、最大化吞吐率、最小化響應(yīng)時(shí)間和避免過(guò)載的目的。通常負(fù)載均衡可以分為硬件和軟件負(fù)載均衡兩種，本節(jié)
主要探討的是ZooKeeper在“軟”負(fù)載均衡中的應(yīng)用場(chǎng)景。
在分布式系統(tǒng)中，負(fù)載均衡更是一種普遍的技術(shù)，基本上每一個(gè)分布式系統(tǒng)都需要使用負(fù)載均衡。在本書(shū)第一章講解分布式系統(tǒng)特征的時(shí)候，我們提到，分布式系統(tǒng)具有
對(duì)等性，為了保證系統(tǒng)的高可用性，通常采用副本的方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行部署。而對(duì)于消費(fèi)者而言，則需要在這些對(duì)等的服務(wù)提供方中選擇一個(gè)來(lái)執(zhí)行相關(guān)的業(yè)務(wù)
邏輯，其中比較典型的就是DNS服務(wù)。在本節(jié)中，我們將詳細(xì)介紹如何使用ZooKeeper來(lái)解決負(fù)載均衡問(wèn)題（請(qǐng)看深入分析Java_Web技術(shù)的第一章）。
1.2.1 一種動(dòng)態(tài)的DNS服務(wù)
DNS是域名系統(tǒng)（Domain Name System）的縮寫(xiě)。DNS系統(tǒng)可以看作是一個(gè)超大規(guī)模的分布式映射表，用于將域名和IP地址進(jìn)行一一映射，進(jìn)而方便人們
通過(guò)域名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)。
通常情況下，我們可以向域名注冊(cè)服務(wù)商申請(qǐng)域名注冊(cè)，但是這種方式最大的缺陷在于只能注冊(cè)有限的域名：
日常開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到這樣的情況，在一個(gè)Company1公司內(nèi)部，需要給一個(gè)App1應(yīng)用的服務(wù)器集群機(jī)器配置一個(gè)域名解析。相信有過(guò)一線(xiàn)開(kāi)發(fā)
經(jīng)驗(yàn)的讀者一定知道，這個(gè)時(shí)候通常需要由類(lèi)似于app1.company1.com的一個(gè)域名，其對(duì)應(yīng)的就是一個(gè)服務(wù)器地址。如果系統(tǒng)數(shù)量不多，那么通過(guò)
這種傳統(tǒng)的DNS配置方式還可以應(yīng)付，但是，一旦公司規(guī)模變大，各類(lèi)應(yīng)用層出不窮，那么就很難再通過(guò)這種方式來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一的管理了。
因此，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，往往使用本地HOST綁定來(lái)實(shí)現(xiàn)域名解析的工作。具體如何進(jìn)行本地HOST綁定，因?yàn)椴皇潜緯?shū)的重點(diǎn)，并且互聯(lián)網(wǎng)上有大量額資料，
因此這里不再多說(shuō)明。使用本地HOST綁定的方法，可以很容易解決域名緊張的問(wèn)題，基本上每一個(gè)系統(tǒng)都可以自行確定系統(tǒng)的域名與目標(biāo)IO地址。大大提高了
開(kāi)發(fā)調(diào)試效率。（就是修改HOST文件，讓域名與IP直接映射，減去解析時(shí)間）然而，這種看上去完美的方案，也有其致命的缺陷：
當(dāng)應(yīng)用的機(jī)器規(guī)模在一定范圍內(nèi)，并且域名的變更不是特別頻繁時(shí)，本地HOST綁定是非常高效且簡(jiǎn)單的方式。然而一旦機(jī)器規(guī)模變大后，就常常
會(huì)碰到這樣的情況：我們?cè)趹?yīng)用上線(xiàn)的時(shí)候，需要在應(yīng)用的每臺(tái)機(jī)器上去綁定域名，但是在機(jī)器規(guī)模相當(dāng)龐大的情況下，這種做法就相當(dāng)不方便。
另外，如果想要臨時(shí)更新域名，還需要到每個(gè)機(jī)器上去逐個(gè)進(jìn)行變更，更消耗大量時(shí)間，因此完全無(wú)法保證實(shí)時(shí)性。
現(xiàn)在，我們來(lái)介紹一種基于ZoKeeper實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)DNS方案（簡(jiǎn)稱(chēng)“DDNS”，Dynamic DNS）。
1.2.2 域名配置
首先需要在ZooKeeper上創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行域名配置。
這樣，在/DDNS/app1的節(jié)點(diǎn)上，將自己的域名配置上去，并支持多個(gè)IP
?
192.168.0.1:8080, 192.168.0.2:80801.2.3 域名解析
在傳統(tǒng)的DNS解析中，我們都不需要關(guān)系域名的解析過(guò)程，所有這些工作都交給了操作系統(tǒng)的域名和IP地址映射機(jī)制（本地HOST綁定）或是專(zhuān)門(mén)的域名解析
服務(wù)器（由域名注冊(cè)服務(wù)商提供）。因此，在這點(diǎn)上，DDNS方案和傳統(tǒng)的域名解析有很大的區(qū)別————在DDNS中，域名的解析過(guò)程都是由每一個(gè)應(yīng)用自己負(fù)責(zé)的。
通常應(yīng)用都會(huì)首先從域名節(jié)點(diǎn)中獲取一份IP地址和端口的配置，進(jìn)行自行解析。同時(shí)，每個(gè)應(yīng)用還會(huì)在域名節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)變更Watcher監(jiān)聽(tīng)，以便及時(shí)
收到域名變更的通知。
1.2.4 域名變更
在運(yùn)行過(guò)程中，難免會(huì)碰上域名對(duì)應(yīng)的IP地址或是端口變更，這個(gè)時(shí)候就需要進(jìn)行域名變更操作。在DDNS中，我們只需要對(duì)指定的域名節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新操作，
ZooKeeper就會(huì)向訂閱的客戶(hù)端發(fā)送這個(gè)事件通知，應(yīng)用在接收到這個(gè)事件通知后，就會(huì)再次進(jìn)行域名配置的獲取。
上面我們介紹了如何使用ZooKeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)的DNS系統(tǒng)。通過(guò)ZooKeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)DNS服務(wù)，一方面，可以避免域名數(shù)量無(wú)限增長(zhǎng)帶來(lái)的集中式維護(hù)
的成本；另一方面，在域名變更的情況下，也能夠避免因逐臺(tái)機(jī)器更新本地HOST而帶來(lái)的繁瑣工作。
1.2.5 自動(dòng)化的DNS服務(wù)
根據(jù)上面的講解，相信讀者基本上已經(jīng)能夠使用ZooKeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的DNS服務(wù)了。但是我們仔細(xì)看一下上面的實(shí)現(xiàn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在域名變更環(huán)節(jié)中，當(dāng)
域名對(duì)應(yīng)的I地址發(fā)生變更的時(shí)候，我們還是需要人為地介入去修改域名節(jié)點(diǎn)上的IP地址和端口。接下來(lái)我們看看下面這種使用ZooKeeper實(shí)現(xiàn)的更為自動(dòng)化
的DNS服務(wù)。自動(dòng)化的DNS服務(wù)系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)的自動(dòng)化定位。
首先來(lái)介紹整個(gè)動(dòng)態(tài)DNS系統(tǒng)的架構(gòu)體系中比較重要的組件及其職責(zé)。
?
- Register Cluster：負(fù)責(zé)域名的動(dòng)態(tài)注冊(cè)。
- Dispatcher Cluster：負(fù)責(zé)域名解析。
- Scanner Cluster：負(fù)責(zé)檢測(cè)以及維護(hù)服務(wù)狀態(tài)（探測(cè)服務(wù)的可用性、屏蔽異常服務(wù)節(jié)點(diǎn)等）。
- SDK：提供各種語(yǔ)言的系統(tǒng)接入?yún)f(xié)議，提供服務(wù)注冊(cè)以及查詢(xún)接口。
- Monitor：負(fù)責(zé)收集服務(wù)信息以及對(duì)DDNS自身狀態(tài)的監(jiān)控。
- Controller：后臺(tái)管理的Console，負(fù)責(zé)授權(quán)管理、流量控制、靜態(tài)配置服務(wù)和手動(dòng)屏蔽服務(wù)等功能，運(yùn)維人員在上面管理Register、Dispatcher和Scanner等Cluster。
整個(gè)系統(tǒng)的核心當(dāng)然是ZooKeeper集群，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及一系列分布式協(xié)調(diào)。下面我們?cè)賮?lái)詳細(xì)地看下整個(gè)系統(tǒng)是如何運(yùn)行的。在這個(gè)架構(gòu)模型中，我們
將那些目標(biāo)IP地址和端口抽象為服務(wù)的提供者，而那些需要使用域名解析的客戶(hù)端則被抽象成服務(wù)的消費(fèi)者。
.1 域名注冊(cè)
?
域名注冊(cè)主要是針對(duì)服務(wù)提供者來(lái)說(shuō)的。域名注冊(cè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單地概括為：每個(gè)服務(wù)提供者在啟動(dòng)的過(guò)程中，都會(huì)把自己的域名信息注冊(cè)到Register Cluster中去。
?
發(fā)送一個(gè)“域名->IP:PORT”的映射：“serverA.xxx.com->192.168.0.1:8080”。
.2 域名解析
域名解析是針對(duì)服務(wù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)的，正好和域名注冊(cè)過(guò)程相反：服務(wù)消費(fèi)者在使用域名的時(shí)候，會(huì)向Dispatcher發(fā)出域名解析請(qǐng)求。Dispatcher收到請(qǐng)求后，
會(huì)從ZooKeeper上的指定域名節(jié)點(diǎn)讀取相應(yīng)的IP:PORT列表，通過(guò)一定的策略選取其中一個(gè)返回給前端應(yīng)用。
.3 域名探測(cè)
域名探測(cè)是指DDNS系統(tǒng)需要對(duì)域名下所有注冊(cè)的IP地址和端口的可用性進(jìn)行檢測(cè)，俗稱(chēng)“健康度檢測(cè)”。健康度檢測(cè)一般有兩種方式，第一種是服務(wù)端主動(dòng)發(fā)起健康度心跳
檢測(cè)，這種方式一般需要在服務(wù)端和客戶(hù)端之間建立起一個(gè)TCP長(zhǎng)鏈接；第二種則是客戶(hù)端主動(dòng)向服務(wù)端發(fā)起健康度心跳檢測(cè)。在DDNS架構(gòu)中的域名探測(cè)，使用
的是服務(wù)提供者都會(huì)定時(shí)向Scanner進(jìn)行狀態(tài)匯報(bào)（即第二種健康度檢測(cè)方式）的模式，即每個(gè)服務(wù)提供者后都會(huì)定時(shí)向Scanner匯報(bào)自己的狀態(tài)。
Scanner會(huì)負(fù)責(zé)記錄每個(gè)服務(wù)提供者最近一次的狀態(tài)匯報(bào)時(shí)間，一旦超過(guò)5秒沒(méi)有收到狀態(tài)匯報(bào)，那么就認(rèn)為該IP地址和端口已經(jīng)不可用，于是開(kāi)始進(jìn)行域名
清理過(guò)程。在域名清理過(guò)程中，Scanner會(huì)在ZooKeeper中找到該域名對(duì)應(yīng)的域名節(jié)點(diǎn)，然后將該IP地址和端口配置從節(jié)點(diǎn)內(nèi)容中移除。
3.1 命名服務(wù)
命名服務(wù)（Name Service）也是分布式系統(tǒng)中比較常見(jiàn)的一類(lèi)場(chǎng)景。在分布式系統(tǒng)中，被命名的實(shí)體通?？梢允羌褐械臋C(jī)器、提供的服務(wù)地址或遠(yuǎn)程對(duì)象等————
這些我們都可以統(tǒng)稱(chēng)它們?yōu)槊?#xff08;Name），其中較為常見(jiàn)的就是一些分布式服務(wù)框架（如RPC、RMI）中的服務(wù)地址列表，通過(guò)使用命名服務(wù)，
客戶(hù)端應(yīng)用能夠根據(jù)指定名字來(lái)獲取資源的實(shí)體、服務(wù)地址和提供者的信息等。
Java語(yǔ)言中的JNDI便是一種典型的命名服務(wù)。JNDI是Java命名與目錄接口（Java Naming and Directory Interface）的縮寫(xiě)，是J2EE體系中重要的規(guī)范之一，
標(biāo)準(zhǔn)的J2EE容器都提供了對(duì)JNDI規(guī)范的實(shí)現(xiàn)。因此，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，開(kāi)發(fā)人員常常使用應(yīng)用服務(wù)器自帶的JNDI實(shí)現(xiàn)來(lái)數(shù)據(jù)源的配置與管理————使用JNDI方式后，
開(kāi)發(fā)人員可以完成不需要關(guān)心與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的任何信息，包括數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型、JDBC驅(qū)動(dòng)類(lèi)型以及數(shù)據(jù)庫(kù)賬號(hào)等。
ZooKeeper提供的命名服務(wù)功能與JNDI技術(shù)有相似的地方，都能夠幫助應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)資源引用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的定位與使用。另外，廣義上命名服務(wù)
的資源定位都不是真正意義的實(shí)體資源————在分布式環(huán)境中，上層應(yīng)用僅僅需要一個(gè)全局唯一的名字，類(lèi)似于數(shù)據(jù)庫(kù)中的唯一主鍵。下面我們來(lái)看看如何使用
ZooKeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)一套分布式全局唯一ID的分配機(jī)制。
所謂ID，就是一個(gè)能夠唯一標(biāo)識(shí)某個(gè)對(duì)象的標(biāo)識(shí)符。在我們熟悉的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，各個(gè)表都需要一個(gè)主鍵來(lái)唯一標(biāo)識(shí)每條數(shù)據(jù)庫(kù)記錄，這個(gè)主鍵就是這樣的唯一ID。
在過(guò)去的單庫(kù)單表型系統(tǒng)中，通?？梢允褂脭?shù)據(jù)庫(kù)字段自帶的auto_increment屬性來(lái)自動(dòng)為每條數(shù)據(jù)庫(kù)記錄生成一個(gè)唯一的ID，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)保證生成的這個(gè)ID
在全局唯一。但是隨著數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增大，分庫(kù)分表隨之出現(xiàn)，而auto_increment屬性?xún)H能針對(duì)單一表中的記錄自動(dòng)生成ID，因此在這種情況下，
就無(wú)法再依靠數(shù)據(jù)庫(kù)的auto_increment屬性來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一條記錄了。于是，我們必須尋求一種能夠在分布式環(huán)境下生成全局唯一ID的方法。
一說(shuō)起全局唯一ID，相信讀者都會(huì)聯(lián)想到UUID。沒(méi)錯(cuò)，UUID是通用唯一識(shí)別碼（Universally Unique Identifier）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種在分布式系統(tǒng)中廣泛
使用的用于唯一標(biāo)識(shí)元素的標(biāo)準(zhǔn)，最典型的實(shí)現(xiàn)是GUID（Globally Unique Identifier，全局唯一標(biāo)識(shí)符），主流ORM框架Hibernate有對(duì)UUID的直接支持。
確實(shí)，UUID是一個(gè)非常不錯(cuò)的全局唯一ID生成方式，能夠非常簡(jiǎn)便地保證分布式環(huán)境中的唯一性。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的UUID是一個(gè)包含32位字符和4個(gè)短線(xiàn)的字符串，
例如“asd321a-sd-sdwds321d5w4a2-w5e4w51d”。UUID的優(yōu)勢(shì)自然不必多說(shuō)，我們重點(diǎn)來(lái)看看它的缺陷。
- 長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)：與數(shù)據(jù)庫(kù)中的INT類(lèi)型相比，存儲(chǔ)一個(gè)UUID需要花費(fèi)更多得空空間。
- 含義不明：影響問(wèn)題排查和開(kāi)發(fā)調(diào)試的效率。
接下來(lái)，我們結(jié)合一個(gè)分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)來(lái)看看如何使用ZooKeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)這類(lèi)全局唯一ID的生成。
通過(guò)ZooKeeper節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建的API接口可以創(chuàng)建一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，并且在A(yíng)PI返回值中會(huì)返回這個(gè)節(jié)點(diǎn)的完整名字。利用這個(gè)特性，我們就可以借助ZooKeeper來(lái)生成
全局唯一的ID了。
?
在ZooKeeper中，每一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)都能夠維護(hù)一份子節(jié)點(diǎn)的順序順列，當(dāng)客戶(hù)單對(duì)其創(chuàng)建一個(gè)順序子節(jié)點(diǎn)的時(shí)候ZooKeeper會(huì)自動(dòng)以后綴的形式在其子節(jié)點(diǎn)上
添加一個(gè)序號(hào)，在這個(gè)場(chǎng)景中就是利用了ZooKeeper的這個(gè)特性。以下為博主測(cè)試：
另外如果子節(jié)點(diǎn)過(guò)多，導(dǎo)致連接讀取超時(shí)，可以適當(dāng)提高配置中的initLimit以及syncLimit的數(shù)值（10倍也是可以的）。
?
4.1 分布式協(xié)調(diào)/通知
分布式協(xié)調(diào)/通知服務(wù)是分布系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié)，是將不同的分布式組件有機(jī)結(jié)合起來(lái)的關(guān)鍵所在。對(duì)于一個(gè)在多臺(tái)機(jī)器上部署運(yùn)行的應(yīng)用而言，通常
需要一個(gè)協(xié)調(diào)者（Coordinator）來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行流程，例如分布式事務(wù)的處理、機(jī)器間的互相協(xié)調(diào)等。同時(shí)，引入這樣一個(gè)協(xié)調(diào)者，便于將分布式協(xié)調(diào)的職責(zé)從
應(yīng)用中分離出來(lái)，從而可以大大減少系統(tǒng)之間的耦合性，而且能夠顯著提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。
ZooKeeper中特有的Watcher注冊(cè)與異步通知機(jī)制，能夠很好地實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下不同機(jī)器，甚至是不同系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)與通知，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)變更的實(shí)時(shí)處理。
基于ZooKeeper實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)調(diào)與通知功能，通常的做法是不同的客戶(hù)端都對(duì)ZooKeeper上同一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行Watcher注冊(cè)，監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的變化（包括
數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)本身及其子節(jié)點(diǎn)），如果數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化，那么所有訂閱的客戶(hù)端都能夠接收到相應(yīng)的Watcher通知，并做出相應(yīng)的處理。
4.1.1 MySQL數(shù)據(jù)復(fù)制總線(xiàn)：MySQL_Replicator
MySQL數(shù)據(jù)復(fù)制總線(xiàn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“復(fù)制總線(xiàn)”）是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)復(fù)制框架，用于在不同的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例之間進(jìn)行異步數(shù)據(jù)復(fù)制和數(shù)據(jù)變化通知。整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)由
MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)集群、消息隊(duì)列系統(tǒng)、任務(wù)管理監(jiān)控平臺(tái)以及ZooKeeper集群等組件共同構(gòu)成的一個(gè)包含數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、復(fù)制管道和數(shù)據(jù)消息者等部分的數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)。
在該系統(tǒng)中，ZooKeeper主要負(fù)責(zé)進(jìn)行一系列的分布式協(xié)調(diào)工作，在具體的實(shí)現(xiàn)上，根據(jù)功能將數(shù)據(jù)復(fù)制組件劃分為三個(gè)核心子模塊：Core、Server和Monitor，
每個(gè)模塊分別為一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程，通過(guò)ZooKeeper進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
?
- Core實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)復(fù)制的核心邏輯，其將數(shù)據(jù)復(fù)制封裝成管道，并抽象出生產(chǎn)者和消費(fèi)者兩個(gè)概念，其中生產(chǎn)者通常是MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的Binlog日志。
- Server負(fù)責(zé)啟動(dòng)和停止復(fù)制任務(wù)。
- Monitor負(fù)責(zé)監(jiān)控任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)，如果在數(shù)據(jù)復(fù)制期間發(fā)生異?；虺霈F(xiàn)故障會(huì)進(jìn)行告警。
三個(gè)子模塊之間的關(guān)系如下圖：
每個(gè)模塊作為獨(dú)立的進(jìn)程運(yùn)行在服務(wù)端，運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)和配置信息均保存在ZooKeeper上，Web控制臺(tái)通過(guò)ZooKeeper上的數(shù)據(jù)獲取到后臺(tái)進(jìn)程的數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)布控制信息。
?
4.1.2 任務(wù)注冊(cè)
Core進(jìn)程啟動(dòng)的時(shí)候，首先會(huì)向/mysql_replicator/tasks節(jié)點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“任務(wù)列表節(jié)點(diǎn)”）注冊(cè)任務(wù)。例如，對(duì)于一個(gè)“復(fù)制熱門(mén)商品”的任務(wù)，Task
所在機(jī)器在啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)首先在任務(wù)列表節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建一個(gè)子節(jié)點(diǎn)，例如/mysql_replicator/tasks/copy_hot_time（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“任務(wù)節(jié)點(diǎn)”），如下圖：
如果在注冊(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該子節(jié)點(diǎn)已經(jīng)存在，說(shuō)明已經(jīng)有其他Task機(jī)器注冊(cè)了該任務(wù)，因此自己不需要再創(chuàng)建該節(jié)點(diǎn)了。
?
4.1.3 任務(wù)熱備份
為了應(yīng)對(duì)復(fù)制任務(wù)故障或者復(fù)制任務(wù)所在主機(jī)故障，復(fù)制組件采用“熱備份”的容災(zāi)方式，即將同一個(gè)復(fù)制任務(wù)部署在不同的主機(jī)上，我們稱(chēng)這樣的機(jī)器為“任務(wù)機(jī)器”，
主、備任務(wù)機(jī)器通過(guò)ZooKeeper互相檢測(cè)運(yùn)行健康狀況。
為了實(shí)現(xiàn)上述熱備方案，無(wú)論在第一步中是否創(chuàng)建了任務(wù)節(jié)點(diǎn)，每臺(tái)任務(wù)機(jī)器都需要在/mysql_replicator/tasks/copy_hot_item/instances節(jié)點(diǎn)上
將自己的主機(jī)名注冊(cè)上去。注意，這里注冊(cè)的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型很特殊，是一個(gè)臨時(shí)的順序節(jié)點(diǎn)。在注冊(cè)完這個(gè)子節(jié)點(diǎn)后，通常一個(gè)完整的節(jié)點(diǎn)名如下：
/mysql_replicator/tasks/copy_hot_item/instances/[Hostname]-1，其中最后的序列號(hào)就是臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)的精華所在。
在完成該子節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建后，每臺(tái)任務(wù)機(jī)器都可以獲取到自己創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)的完成節(jié)點(diǎn)名以及所有子節(jié)點(diǎn)的列表，然后通過(guò)對(duì)比判斷自己是否是所有子節(jié)點(diǎn)中序號(hào)最小的。
如果自己是序號(hào)最小的子節(jié)點(diǎn)，那么就將自己的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置為RUNNING，其余的任務(wù)機(jī)器則將自己設(shè)置為STANDBY————我們將這樣的熱備份策略稱(chēng)為“小序號(hào)優(yōu)先”策略。
4.1.4 熱備切換
完成運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)識(shí)后，任務(wù)的客戶(hù)端機(jī)器就能夠正常工作了，其中標(biāo)記為RUNNING的客戶(hù)端機(jī)器進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)復(fù)制，而標(biāo)記為STANDBY的客戶(hù)端機(jī)器則進(jìn)入待命狀態(tài)。
這里所謂待命狀態(tài)，就是說(shuō)一旦標(biāo)記為RUNNING的機(jī)器出現(xiàn)故障停止了任務(wù)執(zhí)行，那么就需要在所有標(biāo)記為STANDBY的客戶(hù)端機(jī)器再次按照“小序號(hào)優(yōu)先”策略來(lái)
選出RUNNING機(jī)器來(lái)執(zhí)行，具體的做法就是標(biāo)記為STANDBY的機(jī)器都需要在/mysql_replicator/tasks/copy_hot_item/instances節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)
“子節(jié)點(diǎn)列表變更”的Watcher監(jiān)聽(tīng)，用來(lái)訂閱所有任務(wù)執(zhí)行機(jī)器的變化情況————一旦RUNNING機(jī)器宕機(jī)與ZooKeeper斷開(kāi)連接后，對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)就會(huì)消失，
于是其他機(jī)器也就接收到了這個(gè)變更通知，從而開(kāi)始新一輪的RUNNING選舉。
4.1.5 記錄執(zhí)行狀態(tài)
既然使用了熱備份，那么RUNNING任務(wù)機(jī)器就需要將運(yùn)行時(shí)的上下文狀態(tài)保留給STANDBY任務(wù)機(jī)器。在這個(gè)場(chǎng)景中，最主要的上下文狀態(tài)就是數(shù)據(jù)復(fù)制過(guò)程中的
一些進(jìn)度信息，例如Binlog日志的消費(fèi)位點(diǎn)，因此需要將這些信息保存到ZooKeeper上以便共享。在Mysql_Replicator的設(shè)計(jì)中，選擇了
/mysql_replicator/tasks/copy_hot_item/lastCommit作為Binlog日志消費(fèi)位點(diǎn)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，RUNNING任務(wù)機(jī)器會(huì)定時(shí)向這個(gè)節(jié)點(diǎn)寫(xiě)入當(dāng)前的Binlog日志消費(fèi)位點(diǎn)。
4.1.6 控制臺(tái)協(xié)調(diào)
在上文中我們主要講解了Core組件是如何進(jìn)行分布式任務(wù)協(xié)調(diào)的，接下來(lái)我們?cè)倏纯碨erver是如何來(lái)管理Core組件的。在Mysql_Replicator中，Server主要的
工作就是進(jìn)行任務(wù)的控制，通過(guò)ZooKeeper來(lái)對(duì)不同的任務(wù)進(jìn)行控制與協(xié)調(diào)。Server會(huì)將每個(gè)復(fù)制任務(wù)對(duì)應(yīng)生產(chǎn)者的元數(shù)據(jù)，即庫(kù)名、表名、用戶(hù)名與密碼等數(shù)據(jù)庫(kù)信息以及
消費(fèi)者的相關(guān)信息以配置的形式寫(xiě)入任務(wù)節(jié)點(diǎn)/mysql_replicator/tasks/copy_hot_item中去的，以便該任務(wù)的所有任務(wù)機(jī)器都能夠共享該復(fù)制任務(wù)的配置。
4.1.7 冷備切換
到目前為止我們已經(jīng)基本了解了Mysql_Replicator的工作原理，現(xiàn)在再回過(guò)頭來(lái)看上面提到的熱備份。在該熱備份方案中，針對(duì)一個(gè)任務(wù)，都會(huì)至少分配兩臺(tái)
任務(wù)機(jī)器來(lái)進(jìn)行熱備份，但是在一定規(guī)模的大型互聯(lián)網(wǎng)公司中，往往有許多MySQL實(shí)例需要進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)復(fù)制任務(wù)，
如果每個(gè)任務(wù)都進(jìn)行雙機(jī)熱備份的話(huà)，那么顯然需要消耗太多的機(jī)器。
因此我們同時(shí)設(shè)計(jì)了一種冷備份，它和熱備份方案的不同點(diǎn)在于，對(duì)所有任務(wù)進(jìn)行分組，如下：
和熱備份中比較大的區(qū)別在于，Core進(jìn)程被配置了所屬Group（組）。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，假如一個(gè)Core進(jìn)程被標(biāo)記了group1，那么在Core進(jìn)程啟動(dòng)后，會(huì)到對(duì)應(yīng)
的ZooKeeper group1節(jié)點(diǎn)下面獲取所有的Task列表，假如找到了任務(wù)“copy_hot_item”之后，就會(huì)遍歷這個(gè)Task列表的instances節(jié)點(diǎn)，但凡還沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)的，
則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)的順序節(jié)點(diǎn)：/mysql_replicator/task-groups/group1/copy_hot_item/instances/[Hostname]-1————當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中，其它
Core進(jìn)程也會(huì)在這個(gè)instances節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建類(lèi)似的子節(jié)點(diǎn)。和熱備份中的“小序號(hào)優(yōu)先”策略一樣，順序小的Core進(jìn)程將自己標(biāo)記為RUNNING，不同之處在于，其它Core
進(jìn)程則會(huì)自動(dòng)將自己創(chuàng)建的子節(jié)點(diǎn)刪除，然后繼續(xù)遍歷下一個(gè)Task節(jié)點(diǎn)————我們將這樣的過(guò)程稱(chēng)為“冷備份掃描”。就這樣，所有Core進(jìn)程在一個(gè)掃描周期內(nèi)不斷地對(duì)相應(yīng)
的Group下面的Task進(jìn)行冷備份掃描。整個(gè)過(guò)程如下圖：
?
4.1.8 冷熱備份對(duì)比
從上面的講解中，我們基本對(duì)熱備份和冷備份兩種運(yùn)行方式都有了一定的了解，現(xiàn)在再來(lái)對(duì)比下這兩種運(yùn)行方式。在熱備份方案中，針對(duì)一個(gè)任務(wù)使用了兩臺(tái)機(jī)器進(jìn)行
熱備份，借助ZooKeeper的Watcher通知機(jī)制和臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)的特性，能夠非常實(shí)時(shí)地進(jìn)行互相協(xié)調(diào)，但缺陷就是機(jī)器資源消耗比較大。而在冷備份方案中，采用了掃描機(jī)制，
雖然降低了任務(wù)協(xié)調(diào)的實(shí)時(shí)性，但是節(jié)省了機(jī)器資源。（博主總結(jié)冷備份與熱備份的區(qū)別在于，熱備份一個(gè)運(yùn)行多個(gè)等待，冷備份在于一個(gè)運(yùn)行，系統(tǒng)輪詢(xún)判斷是否有一個(gè)
在運(yùn)行，只要有一個(gè)在運(yùn)行就遍歷下個(gè)任務(wù)，如果一個(gè)都沒(méi)有在運(yùn)行這個(gè)任務(wù)就讓自己運(yùn)行）。
，
4.1.9 一種通用的分布式系統(tǒng)機(jī)器間通信方式
在絕大部分的分布式系統(tǒng)中，系統(tǒng)機(jī)器間的通信無(wú)外乎心跳檢測(cè)、工作進(jìn)度匯報(bào)和系統(tǒng)調(diào)度這三種類(lèi)型。接下來(lái)，我們將圍繞這三種類(lèi)型的機(jī)器通信講解
如何基于ZooKeeper去實(shí)現(xiàn)一種分布式系統(tǒng)間的通信方式。
.1 心跳監(jiān)測(cè)
機(jī)器間的心跳檢測(cè)機(jī)制是指在分布式環(huán)境中，不同機(jī)器之間需要檢測(cè)到彼此是否在正常運(yùn)行，例如A機(jī)器需要知道B機(jī)器是否正常運(yùn)行。在傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，我們
通常是通過(guò)主機(jī)之間是否可以互相PING通來(lái)判斷，更復(fù)雜一點(diǎn)的話(huà)，則會(huì)通過(guò)在機(jī)器之間建立長(zhǎng)連接，通過(guò)TCP連接固有的心跳檢測(cè)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)上層機(jī)器的心跳檢測(cè)，
這些確實(shí)都是一些非常常見(jiàn)的心跳檢測(cè)方法。而ZooKeeper基于ZooKeeper的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)特性，可以讓不同的機(jī)器都在ZooKeeper的一個(gè)指定節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建臨時(shí)子節(jié)點(diǎn)，不同的機(jī)器
之間可以根據(jù)這個(gè)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)來(lái)判斷對(duì)應(yīng)的客戶(hù)端機(jī)器是否存活。通過(guò)這種方式，檢測(cè)系統(tǒng)和被檢測(cè)系統(tǒng)之間并不需要直接相關(guān)聯(lián)，而是通過(guò)ZooKeeper上的
某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，大大減少了系統(tǒng)耦合。
.2 工作進(jìn)度匯報(bào)
在一個(gè)常見(jiàn)的任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)中，通常任務(wù)被分發(fā)到不同的機(jī)器上執(zhí)行后，需要實(shí)時(shí)地將自己的任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度匯報(bào)給分發(fā)系統(tǒng)。這個(gè)時(shí)候就可以通過(guò)ZooKeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在ZooKeeper上選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)任務(wù)客戶(hù)端都在這個(gè)節(jié)點(diǎn)下面創(chuàng)建臨時(shí)子節(jié)點(diǎn)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：
- 通過(guò)判斷臨時(shí)節(jié)點(diǎn)是否存在來(lái)確定任務(wù)機(jī)器是否存活；
- 各個(gè)任務(wù)機(jī)器會(huì)實(shí)時(shí)地將自己的任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度寫(xiě)到這個(gè)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)上去，以便中心系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地獲取到任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度。
.3 系統(tǒng)調(diào)度
使用ZooKeeper，能夠?qū)崿F(xiàn)另一種調(diào)度模式：一個(gè)分布式系統(tǒng)由控制臺(tái)和一些客戶(hù)端系統(tǒng)兩部分組成，控制臺(tái)的職責(zé)就是需要將一些指令信息發(fā)送給所有的
客戶(hù)端，以控制它們進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯。后臺(tái)管理人員在控制臺(tái)上做的一些操作，實(shí)際上就是修改了ZooKeeper上某些節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而ZooKeeper進(jìn)一步
把這些數(shù)據(jù)變更以事件通知的形式發(fā)送給了對(duì)應(yīng)的訂閱客戶(hù)端。
總之，使用ZooKeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)機(jī)器間的通信，不僅能省去大量底層網(wǎng)絡(luò)通信和協(xié)議設(shè)計(jì)上重復(fù)的工作，更為重要的一點(diǎn)是大大降低了系統(tǒng)之間的耦合，
能夠非常方便地實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的靈活通信。
作者：李文文丶
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Zookeeper的典型应用场景（1）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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