图解!微服务为什么一定要Zookeeper?

Java经验总结

共 1975字,需浏览 4分钟

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2021-10-28 23:34

原文地址 https://blog.csdn.net/Mkhaixian2014/article/details/89980476

微服务中 Zookeeper 的应用及原理

  • 一、背景

  • 二、Zookeeper 的特性

    • 1. 树状目录结构

    • 2. 持久节点 (Persistent)

    • 3. 持久有序节点 (Persistent_sequential)

    • 4. 临时节点 (Ephemeral)

    • 5. 临时有序节点 (Ephemeral_sequential)

    • 6. 节点监听 (Wacher)

  • 三、微服务中应用场景

    • 1. 分布式锁

    • 2. 服务注册与发现

      • 2.1 背景

      • 2.2 服务注册原理

      • 2.3 服务动态发现原理

一、背景

了解微服务的小伙伴都应该知道 Zookeeper,ZooKeeper 是一个分布式的, 开源的分布式应用程序协调服务。现在比较流行的微服务框架 Dubbo、Spring Cloud 都可以使用 Zookeeper 作为服务发现与组册中心。但是,为什么 Zookeeper 就能实现服务发现与组册呢?

二、Zookeeper 的特性

我们先来了解一下 Zookeeper 的特性吧,因为它的特性决定了它的使用场景。

1. 树状目录结构

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如上图,Zookeeper 是一个树状的文件目录结构,有点想应用系统中的文件系统的概念。每个子目录(如 App)被称为 znode,我们可以对每个 znode 进行增删改查。

2. 持久节点 (Persistent)

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客户端与 zookeeper 服务端断开连接后,该节点仍然存在。

3. 持久有序节点 (Persistent_sequential)

在持久节点基础上,由 zookeeper 给该节点名称进行有序编号,如 0000001,0000002。

4. 临时节点 (Ephemeral)

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客户端与 zookeeper 服务端断开连接后,该节点被删除。临时节点下,不存在子节点。

5. 临时有序节点 (Ephemeral_sequential)

在临时节点基础上,由 zookeeper 给该节点名称进行有序编号,如 0000001,0000002。

6. 节点监听 (Wacher)

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客户端 2 注册监听它关心的临时节点 SubApp1 的变化,当临时节点 SubApp1 发生变化时(如图中被删除的时候),zookeeper 会通知客户端 2。
该机制是 zookeeper 实现分布式协调的重要特性。我们可以通过 get,exists,getchildren 三种方式对某个节点进行监听。但是该事件只会通知一次。

三、微服务中应用场景

1. 分布式锁

分布式锁主要解决不同进程中的资源同步问题。大家可以联想一下单进程中的多线程共享资源的情况,线程需要访问共享资源,首先要获得锁,操作完共享资源后便释放锁。分布式中,上述的锁就变成了分布式锁了。那这个分布式锁又是如何实现呢?
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步骤 1: 如图,根据 zookeeper 有序临时节点的特性,每个进程对应连接一个有序临时节点(进程 1 对应节点 / znode/00000001,进程 2 对应节点 / znode/00000002… 如此类推)。每个进程监听对应的上一个节点的变化。编号最小的节点对应的进程获得锁,可以操作资源。
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步骤 2: 当进程 1 完成业务后,删除对应的子节点 / znode/00000001,释放锁。此时,编号最小的锁便获得锁(即 / znode/00000002 对应进程)。
重复以上步骤,保证了多个进程获取的是同一个锁,且只有一个进程能获得锁,就是 zookeeper 分布式锁的实现原理。

2. 服务注册与发现

2.1 背景

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在微服务中,服务提供方把服务注册到 zookeeper 中心去如图中的 Member 服务,但是每个应用可能拆分成多个服务对应不同的 Ip 地址,zookeeper 注册中心可以动态感知到服务节点的变化。
服务消费方(Order 服务)需要调用提供方(Member 服务)提供的服务时,从 zookeeper 中获取提供方的调用地址列表,然后进行调用。这个过程称为服务的订阅。

2.2 服务注册原理

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rpc 框架会在 zookeeper 的注册目录下,为每个应用创建一个持久节点,如 order 应用创建 order 持久节点,member 应用创建 member 持久节点。
然后在对应的持久节点下,为每个微服务创建一个临时节点,记录每个服务的 URL 等信息。

2.3 服务动态发现原理

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由于服务消费方向 zookeeper 订阅了(监听)服务提供方,一旦服务提供方有变动的时候(增加服务或者减少服务),zookeeper 就会把最新的服务提供方列表(member list)推送给服务消费方,这就是服务动态发现的原理。


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