zookeeper是一個強一致【不嚴格】的分散式資料庫，由多個節點共同組成一個分散式叢集，掛掉任意一個節點，資料庫仍然可以正常工作，客戶端無感知故障切換。客戶端向任意一個節點寫入資料，其它節點可以立即看到最新的資料。
zookeeper的內部是一個key/value儲存引擎，key是以樹狀的形式構成了一個多級的層次結構，每一個節點既可以儲存資料，又可以作為一個目錄存放下一級子節點。
zookeeper提供了建立／修改／刪除節點的api，如果父節點沒有建立，位元組點會建立失敗。如果父節點還有子節點，父節點不可以被刪除。
zookeeper和客戶端之間以socket形式進行雙向通訊，客戶端可以主動呼叫伺服器提供的api，伺服器可以主動向客戶端推送事件。有多種事件可以watch，比如節點的增刪改，子節點的增刪改，會話狀態變更等。
zookeeper的事件有傳遞機制，位元組點的增刪改觸發的事件會向上層依次傳播，所有的父節點都可以收到位元組點的資料變更事件，所以層次太深／子節點太多會給伺服器的事件系統帶來壓力，節點分配要做好周密的規劃。
zookeeper滿足了CAP定理的分割槽容忍性P和強一致性C，犧牲了高效能A【可用性蘊含效能】。zookeeper的儲存能力是有限的，當節點層次太深／子節點太多／節點資料太大，都會影響資料庫的穩定性。所以zookeeper不是一個用來做高併發高效能的資料庫，zookeeper一般只用來儲存配置資訊。
zookeeper的讀效能隨著節點數量的提升能不斷增加，但是寫效能會隨著節點數量的增加而降低，所以節點的數量不宜太多，一般配置成3個或者5個就可以了。
圖中可以看出當伺服器節點增多時，複雜度會隨之提升。因為每個節點和其它節點之間要進行p2p的連線。3個節點可以容忍掛掉1個節點，5個節點可以容忍掛掉2個節點。
客戶端連線zookeeper時會選擇任意一個節點保持長連結，後續通訊都是通過這個節點進行讀寫的。如果該節點掛了，客戶端會嘗試去連線其它節點。
伺服器會為每個客戶端連線維持一個會話物件，會話的ID會儲存在客戶端。會話物件也是分散式的，意味著當一個節點掛掉了，客戶端使用原有的會話ID去連線其它節點，伺服器維持的會話物件還繼續存在，並不需要重新建立一個新的會話。
如果客戶端主動傳送會話關閉訊息，伺服器的會話物件會立即刪除。如果客戶端不小心奔潰了，沒有傳送關閉訊息，伺服器的會話物件還會繼續存在一段時間。這個時間是會話的過期時間，在建立會話的時候客戶端會提供這個引數，一般是10到30秒。
也許你會問連線斷開了，伺服器是可以感知到的，為什麼需要客戶端主動傳送關閉訊息呢？
因為伺服器要考慮網路抖動的情況，連線可能只是臨時斷開了。為了避免這種情況下反覆建立和銷燬複雜的會話物件以及建立會話後要進行的一系列事件初始化操作，伺服器會盡量延長會話的生存時間。
zookeeper的節點可以是持久化(Persistent)的，也可以是臨時(Ephermeral)的。所謂臨時的節點就是會話關閉後，會話期間建立的所有臨時節點會立即消失。一般用於服務發現系統，將服務程式的生命期和zookeeper子節點的生命期繫結在一起，起到了實時監控服務程式的存活的效果。
zookeeper還提供了順序節點。類似於mysql裡面的auto_increment屬性。伺服器會在順序節點名稱後自動增加自增的唯一字尾，保持節點名稱的唯一性和順序性。
還有一種節點叫著保護(Protected)節點。這個節點非常特殊，但是也非常常用。在應用服務發現的場合時，客戶端建立了一個臨時節點後，伺服器節點掛了，連線斷開了，然後客戶端去重連到其它的節點。因為會話沒有關閉，之前建立的臨時節點還存在，但是這個時候客戶端卻無法識別去這個臨時節點是不是自己建立的，因為節點內部並不儲存會話ID欄位。所以客戶端會在節點名稱上加上一個GUID字首，這個字首會儲存在客戶端，這樣它就可以在重連後識別出哪個臨時節點是自己之前建立的了。
接下來我們使用Go語言實現一下服務發現的註冊和發現功能。
如圖所示，我們要提供api.user這樣的服務，這個服務有3個節點，每個節點有不一樣的服務地址，這3個節點各自將自己的服務註冊進zk，然後消費者進行讀取zk得到api.user的服務地址，任選一個節點地址進行服務呼叫。為了簡單化，這裡就沒有提供權重引數了。在一個正式的服務發現裡一般都有權重引數，用於調整服務節點之間的流量分配。
go get github.com/samuel/go-zookeeper/zk
複製程式碼首先我們定義一個ServiceNode結構，這個結構資料會儲存在節點的data中，表示服務發現的地址資訊。
type ServiceNode struct {
Name string `json:"name"` // 服務名稱，這裡是user
Host string `json:"host"`
Port int `json:"port"`
}
在定義一個服務發現的客戶端結構體SdClient。
type SdClient struct {
zkServers []string // 多個節點地址
zkRoot string // 服務根節點，這裡是/api
conn *zk.Conn // zk的客戶端連線
}
編寫構造器，建立根節點
func NewClient(zkServers []string, zkRoot string, timeout int) (*SdClient, error) {
client := new(SdClient)
client.zkServers = zkServers
client.zkRoot = zkRoot
// 連線伺服器
conn, _, err := zk.Connect(zkServers, time.Duration(timeout)*time.Second)
if err != nil {
return nil, err
}
client.conn = conn
// 建立服務根節點
if err := client.ensureRoot(); err != nil {
client.Close()
return nil, err
}
return client, nil}// 關閉連線，釋放臨時節點func (s *SdClient) Close() {
s.conn.Close()
}
func (s *SdClient) ensureRoot() error {
exists, _, err := s.conn.Exists(s.zkRoot)
if err != nil {
return err
}
if !exists {
_, err := s.conn.Create(s.zkRoot, []byte(""), 0, zk.WorldACL(zk.PermAll))
if err != nil && err != zk.ErrNodeExists {
return err
}
}
return nil
}
值得注意的是程式碼中的Create呼叫可能會返回節點已存在錯誤，這是正常現象，因為會存在多程式同時建立節點的可能。如果建立根節點出錯，還需要及時關閉連線。我們不關心節點的許可權控制，所以使用zk.WorldACL(zk.PermAll)表示該節點沒有許可權限制。Create引數中的flag=0表示這是一個持久化的普通節點。
接下來我們編寫服務註冊方法
func (s *SdClient) Register(node *ServiceNode) error {
if err := s.ensureName(node.Name); err != nil {
return err
}
path := s.zkRoot + "/" + node.Name + "/n"
data, err := json.Marshal(node)
if err != nil {
return err
}
_, err = s.conn.CreateProtectedEphemeralSequential(path, data, zk.WorldACL(zk.PermAll))
if err != nil {
return err
}
return nil}func (s *SdClient) ensureName(name string) error {
path := s.zkRoot + "/" + name
exists, _, err := s.conn.Exists(path)
if err != nil {
return err
}
if !exists {
_, err := s.conn.Create(path, []byte(""), 0, zk.WorldACL(zk.PermAll))
if err != nil && err != zk.ErrNodeExists {
return err
}
}
return nil
}
先要建立/api/user節點作為服務列表的父節點。然後建立一個保護順序臨時(ProtectedEphemeralSequential)子節點，同時將地址資訊儲存在節點中。什麼叫保護順序臨時節點，首先它是一個臨時節點，會話關閉後節點自動消失。其它它是個順序節點，zookeeper自動在名稱後面增加自增字尾，確保節點名稱的唯一性。同時還是個保護性節點，節點字首增加了GUID欄位，確保斷開重連後臨時節點可以和客戶端狀態對接上。
接下來我們實現消費者獲取服務列表方法
func (s *SdClient) GetNodes(name string) ([]*ServiceNode, error) {
path := s.zkRoot + "/" + name
// 獲取位元組點名稱
childs, _, err := s.conn.Children(path)
if err != nil {
if err == zk.ErrNoNode {
return []*ServiceNode{}, nil
}
return nil, err
}
nodes := []*ServiceNode{}
for _, child := range childs {
fullPath := path + "/" + child
data, _, err := s.conn.Get(fullPath)
if err != nil {
if err == zk.ErrNoNode {
continue
}
return nil, err
}
node := new(ServiceNode)
err = json.Unmarshal(data, node)
if err != nil {
return nil, err
}
nodes = append(nodes, node)
}
return nodes, nil
}
複製程式碼獲取服務節點列表時，我們先獲取位元組點的名稱列表，然後依次讀取內容拿到服務地址。因為獲取位元組點名稱和獲取位元組點內容不是一個原子操作，所以在呼叫Get獲取內容時可能會出現節點不存在錯誤，這是正常現象。
將以上程式碼湊在一起，一個簡單的服務發現包裝就實現了。
最後我們看看如果使用以上程式碼，為了方便起見，我們將多個服務提供者和消費者寫在一個main方法裡。
func main() {
// 伺服器地址列表
servers := []string{"192.168.0.101:2118", "192.168.0.102:2118", "192.168.0.103:2118"}
client, err := NewClient(servers, "/api", 10)
if err != nil {
panic(err)
}
defer client.Close()
node1 := &ServiceNode{"user", "127.0.0.1", 4000}
node2 := &ServiceNode{"user", "127.0.0.1", 4001}
node3 := &ServiceNode{"user", "127.0.0.1", 4002}
if err := client.Register(node1); err != nil {
panic(err)
}
if err := client.Register(node2); err != nil {
panic(err)
}
if err := client.Register(node3); err != nil {
panic(err)
}
nodes, err := client.GetNodes("user")
if err != nil {
panic(err)
}
for _, node := range nodes {
fmt.Println(node.Host, node.Port)
}
}
複製程式碼值得注意的是使用時一定要在程式退出前呼叫Close方法，否則zookeeper的會話不會立即關閉，伺服器建立的臨時節點也就不會立即消失，而是要等到timeout之後伺服器才會清理。
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