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ZooKeeper é um serviço de coordenação distribuída de código aberto originalmente desenvolvido pelo Yahoo e agora mantido pela Apache Software Foundation. É usado principalmente para serviços de coordenação em aplicações distribuídas, como gerenciamento de configuração, serviços de nomenclatura, sincronização distribuída e gerenciamento de cluster. O ZooKeeper resolve muitos problemas complexos em sistemas distribuídos, fornecendo armazenamento confiável de dados, APIs simples e mecanismos distribuídos de bloqueio e sincronização de alto desempenho.

1. Principais características

• Gestão centralizada: O ZooKeeper fornece um registro de nomenclatura centralizado que simplifica a configuração e o gerenciamento de sistemas distribuídos.
• Alta disponibilidade: Por meio de vários nós de réplica e mecanismo de eleição, o ZooKeeper garante a alta disponibilidade e recursos de recuperação de falhas do sistema.
• consistência sequencial estrita: O ZooKeeper garante que todas as atualizações de dados pelo cliente sejam realizadas em ordem estrita, garantindo a consistência dos dados.
• Resposta rápida: Graças à estrutura de dados na memória e ao protocolo de comunicação otimizado, o ZooKeeper pode fornecer respostas rápidas de leitura e gravação.
• Escalabilidade: O ZooKeeper pode ser expandido horizontalmente para aumentar a capacidade de processamento do sistema adicionando mais nós.

2. Componentes do núcleo

• Nó Z : a unidade básica de dados no ZooKeeper, semelhante aos nós do sistema de arquivos. Cada ZNode possui um caminho onde pode armazenar dados e nós filhos.
• Servidor (nó do servidor): um cluster ZooKeeper consiste em vários nós de servidor, um dos quais atua como líder e o restante como seguidores.
• Cliente: um aplicativo ou serviço que usa a API ZooKeeper para se comunicar com nós do servidor.

3. princípio de trabalho

1. Composição do cluster: um cluster ZooKeeper geralmente consiste em vários nós de servidor, e os nós comunicam e sincronizam dados por meio de um protocolo de consistência (como o protocolo ZAB).
2. mecanismo eleitoral: Quando o cluster é iniciado ou o nó líder falha, o ZooKeeper selecionará um novo líder por meio do mecanismo de eleição para garantir a operação normal do sistema.
3. armazenamento de dados : Os dados são armazenados na memória na forma de ZNode, com instantâneos e logs periódicos em disco. Cada ZNode contém dados e caminhos para nós filhos.
4. comunicação com o cliente : o cliente se comunica com um nó de servidor no cluster por meio da API ZooKeeper para ler e gravar dados. O nó do servidor é responsável por lidar com solicitações de clientes e sincronizar dados com outros nós do cluster.
5. Gerenciamento de sessão: ZooKeeper usa Session para rastrear o status da conexão do cliente e suporta mecanismos Ephemeral ZNode e Watcher.

4. Cenários de uso comuns

• Gerenciamento de configurações: Em um sistema distribuído, o ZooKeeper pode ser usado para armazenar e gerenciar centralmente informações de configuração, e os clientes podem obter e atualizar dinamicamente informações de configuração.
• serviço de nomenclatura: o ZooKeeper pode servir como um serviço de nomenclatura distribuído, fornecendo um namespace globalmente exclusivo para registro e pesquisa de recursos.
• Bloqueio distribuído: Implemente bloqueio distribuído eficiente e controle de sincronização por meio da consistência sequencial e do mecanismo de nó temporário do ZooKeeper.
• Gerenciamento de cluster: O ZooKeeper pode ser usado para gerenciamento de nós de sistemas distribuídos, como descoberta de serviços, balanceamento de carga, detecção e recuperação de falhas, etc.

5. ecossistema

Como serviço de coordenação geral, o ZooKeeper é amplamente utilizado em vários sistemas distribuídos e ecossistemas de big data. Muitos projetos de código aberto, como Hadoop, HBase, Kafka, Dubbo, etc., contam com os serviços de coordenação fornecidos pelo ZooKeeper.

Resumindo, o ZooKeeper simplifica muito o projeto e a implementação de sistemas distribuídos, fornecendo serviços de coordenação distribuídos altamente disponíveis, confiáveis ​​e sequencialmente consistentes, e é um componente básico importante para a construção de aplicativos distribuídos confiáveis.