zookeeper是一個(gè)分布式協(xié)調(diào)服務(wù)。所謂分布式協(xié)調(diào)主要是來解決分布式系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程之間的同步限制，防止出現(xiàn)臟讀，例如我們常說的分布式鎖。

zookeeper中的數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中的，因此它的效率十分高效。它內(nèi)部的存儲(chǔ)方式十分類似于文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，采用了分層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。但是它和文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的區(qū)別是，它的各個(gè)節(jié)點(diǎn)中是允許存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，需要注意的是zk的每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不能超過1M。它的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)果如下圖：

可以通過不同的路徑訪問到不同的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樗欠謱咏Y(jié)構(gòu)，我們也可以通過某一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，獲取到該節(jié)點(diǎn)下的所有子節(jié)點(diǎn)信息。

zk只提供了幾個(gè)簡單的api，但是我們可以通過靈活使用這些api的組合，來實(shí)現(xiàn)我們復(fù)雜的業(yè)務(wù)要求：

1. create：創(chuàng)建一個(gè)新節(jié)點(diǎn)，通過指定路徑的方式創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)，例如創(chuàng)建路徑為/A/A1/demo，則會(huì)在A1節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建一個(gè)demo節(jié)點(diǎn)；
2. delete：刪除節(jié)點(diǎn)，通過路徑的方式刪除節(jié)點(diǎn)，如果刪除路徑為/A/A1/demo，則會(huì)刪除A1節(jié)點(diǎn)下的demo節(jié)點(diǎn)；
3. exists：判斷指定路徑下的節(jié)點(diǎn)是否存在，例如判斷路徑為/A/A1/demo，則會(huì)判斷A1節(jié)點(diǎn)下的demo節(jié)點(diǎn)是否存在；
4. get：獲取指定路徑下某個(gè)節(jié)點(diǎn)的值是什么，例如獲取路徑為/A/A1/demo，則會(huì)獲取A1節(jié)點(diǎn)下的demo節(jié)點(diǎn)的值什么；
5. set：為指定路徑的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行賦值操作，例如修改路徑為/A/A1/demo，則會(huì)修改A1節(jié)點(diǎn)下的demo節(jié)點(diǎn)的值；
6. get children：獲取指定路徑節(jié)點(diǎn)下的子節(jié)點(diǎn)信息，例如獲取路徑為/A，則會(huì)獲取A節(jié)點(diǎn)下的A1和A2節(jié)點(diǎn)；
7. sync：獲取到同步數(shù)據(jù)，這個(gè)涉及到了zk的原理，zk集群屬于最終一致性，調(diào)用該方法，可以獲取到最終的結(jié)果值，如果不使用該方法，在查詢的時(shí)候可能獲取到的值是中間值；

zk中創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)分為兩種：永久性節(jié)點(diǎn)和臨時(shí)性節(jié)點(diǎn)。永久性節(jié)點(diǎn)即創(chuàng)建以后，在不執(zhí)行delete命令的前提下，該節(jié)點(diǎn)是永久存在的；而臨時(shí)節(jié)點(diǎn)與session有關(guān)，每個(gè)客戶端與zk建立鏈接的時(shí)候會(huì)生成一個(gè)session，這個(gè)session不會(huì)因?yàn)殒溄觶k服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的變化而變化，只有當(dāng)客戶端斷開連接以后，該session才會(huì)消失，而臨時(shí)節(jié)點(diǎn)會(huì)隨著session的消失而消失。

?zk擁有watch機(jī)制，也就是監(jiān)視機(jī)制，可以支持響應(yīng)式編程模式，它可以對(duì)某個(gè)路徑的終節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)的變更進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)其發(fā)生變更以后，會(huì)調(diào)用注冊(cè)的callback方法，然后進(jìn)行具體的業(yè)務(wù)邏輯。例如監(jiān)測(cè)路徑為/A/A1，那么它會(huì)加測(cè)A1節(jié)點(diǎn)，以及附屬于A1的所有子節(jié)點(diǎn)，這個(gè)子不單單只一層子節(jié)點(diǎn)，是指所有層的子節(jié)點(diǎn)。
?

zk擁有以下幾個(gè)重要特性：

? ? ? ? 1）順序一致性：來自客戶端的相關(guān)指令會(huì)按照順序執(zhí)行，不會(huì)出現(xiàn)亂序的情況，客戶端發(fā)送到服務(wù)的指令1->2->3->4，那個(gè)這些指令就會(huì)按照順序執(zhí)行；

? ? ? ? 2）原子性：更新只有成功和失敗，沒有中間狀態(tài)；

? ? ? ? 3）可靠性：也可以稱之為持久性，節(jié)點(diǎn)更新以后，在下次更新之前，它的數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變更；

? ? ? ? 4）準(zhǔn)實(shí)時(shí)性：也可以稱之為最終一致性，在zk集群中，一個(gè)客戶端修改了其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一定時(shí)間以后，所有可用的服務(wù)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)都會(huì)變成更新以后的值。
?

分布式鎖

zk作為分布式協(xié)調(diào)服務(wù)，它的一個(gè)很大的作用就是用來實(shí)現(xiàn)分布式鎖。zk節(jié)點(diǎn)存在臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，它的生命周期與session有關(guān)，它會(huì)隨著session的消失而消失，這就解決了分布式鎖時(shí)可能出現(xiàn)的死鎖問題。

Zookeeper 是基于臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)以及 Watcher 監(jiān)聽器機(jī)制實(shí)現(xiàn)分布式鎖的。

具體流程

1. 一把分布式鎖通常使用一個(gè) Znode 節(jié)點(diǎn)表示；如果鎖對(duì)應(yīng)的 Znode 節(jié)點(diǎn)不存在，首先創(chuàng)建 Znode 節(jié)點(diǎn)。這里假設(shè)為 /test/lock，代表了一把需要?jiǎng)?chuàng)建的分布式鎖。
2. 搶占鎖的所有客戶端，使用鎖的 Znode 節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)列表來表示；如果某個(gè)客戶端需要占用鎖，則在 /test/lock 下創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)順序的子節(jié)點(diǎn)。比如，如果子節(jié)點(diǎn)的前綴為 /test/lock/seq-，則第一次搶鎖對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)為 /test/lock/seq-000000001，第二次搶鎖對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)為 /test/lock/seq-000000002，以此類推。
3. 當(dāng)客戶端創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)后，需要進(jìn)行判斷：自己創(chuàng)建的子節(jié)點(diǎn)，是否為當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)列表中序號(hào)最小的子節(jié)點(diǎn)。如果是，則加鎖成功；如果不是，則監(jiān)聽前一個(gè) Znode 子節(jié)點(diǎn)變更消息，等待前一個(gè)節(jié)點(diǎn)釋放鎖。
4. 一旦隊(duì)列中的后面的節(jié)點(diǎn)，獲得前一個(gè)子節(jié)點(diǎn)變更通知，則開始進(jìn)行判斷，判斷自己是否為當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)列表中序號(hào)最小的子節(jié)點(diǎn)，如果是，則認(rèn)為加鎖成功；如果不是，則持續(xù)監(jiān)聽，一直到獲得鎖。
5. 獲取鎖后，開始處理業(yè)務(wù)流程。完成業(yè)務(wù)流程后，刪除自己的對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)，完成釋放鎖的工作，以方面后繼節(jié)點(diǎn)能捕獲到節(jié)點(diǎn)變更通知，獲得分布式鎖。

ZooKeeper 分布式鎖的優(yōu)缺點(diǎn)

這里把 Zookeeper 與 Redis 實(shí)現(xiàn)分布式鎖對(duì)比一下：

• 優(yōu)點(diǎn)：ZooKeeper分布式鎖（如 InterProcessMutex），除了獨(dú)占鎖、可重入鎖，還能實(shí)現(xiàn)讀寫鎖，并且可靠性比 Redis 更好。
• 缺點(diǎn)：ZooKeeper實(shí)現(xiàn)的分布式鎖，性能并不太高。因?yàn)槊看卧趧?chuàng)建鎖和釋放鎖的過程中，都要?jiǎng)討B(tài)創(chuàng)建、銷毀瞬時(shí)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)鎖功能。而 ZK 中創(chuàng)建和刪除節(jié)點(diǎn)只能通過 Leader 服務(wù)器來執(zhí)行，然后 Leader 服務(wù)器還需要將數(shù)據(jù)同不到所有的 Follower 機(jī)器上，同步之后才返回，這樣頻繁的網(wǎng)絡(luò)通信，性能的短板是非常突出的；而 Redis 則是異步復(fù)制。

Redis 是 AP 架構(gòu)，而 ZooKeeper 是 CP 架構(gòu)。在高性能，高并發(fā)的場景下，不建議使用ZooKeeper的分布式鎖，可以使用 Redis 分布式鎖。而由于ZooKeeper的可靠性，所以在并發(fā)量不是太高的場景，推薦使用ZooKeeper的分布式鎖。