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運用鎖機制進行分布式系統同步存在哪些問題,為什麽會存在這些問題,解決方案有哪些

在Zookeeper的官 網上有這麽壹句話:ZooKeeper is a centralized service for maintaining configuration information, naming, providing distributed synchronization, and providing group services. 這大概描述了Zookeeper主要可以幹哪些事情:配置管理,名字服務,提供分布式同步以及集群管理。那這些服務又到底是什麽呢?我們為什麽需要這樣的服務?我們又為什麽要使用Zookeeper來實現呢,使用Zookeeper有什麽優勢?接下來我會挨個介紹這些到底是什麽,以及有哪些開源系統中使用了。配置管理在我們的應用中除了代碼外,還有壹些就是各種配置。比如數據庫連接等。壹般我們都是使用配置文件的方式,在代碼中引入這些配置文件。但是當我們只有壹種配置,只有壹臺服務器,並且不經常修改的時候,使用配置文件是壹個很好的做法,但是如果我們配置非常多,有很多服務器都需要這個配置,而且還可能是動態的話使用配置文件就不是個好主意了。這個時候往往需要尋找壹種集中管理配置的方法,我們在這個集中的地方修改了配置,所有對這個配置感興趣的都可以獲得變更。比如我們可以把配置放在數據庫裏,然後所有需要配置的服務都去這個數據庫讀取配置。但是,因為很多服務的正常運行都非常依賴這個配置,所以需要這個集中提供配置服務的服務具備很高的可靠性。壹般我們可以用壹個集群來提供這個配置服務,但是用集群提升可靠性,那如何保證配置在集群中的壹致性呢? 這個時候就需要使用壹種實現了壹致性協議的服務了。Zookeeper就是這種服務,它使用Zab這種壹致性協議來提供壹致性。現在有很多開源項目使用Zookeeper來維護配置,比如在HBase中,客戶端就是連接壹個Zookeeper,獲得必要的HBase集群的配置信息,然後才可以進壹步操作。還有在開源的消息隊列Kafka中,也使用Zookeeper來維護broker的信息。在Alibaba開源的SOA框架Dubbo中也廣泛的使用Zookeeper管理壹些配置來實現服務治理。名字服務名字服務這個就很好理解了。比如為了通過網絡訪問壹個系統,我們得知道對方的IP地址,但是IP地址對人非常不友好,這個時候我們就需要使用域名來訪問。但是計算機是不能是別域名的。怎麽辦呢?如果我們每臺機器裏都備有壹份域名到IP地址的映射,這個倒是能解決壹部分問題,但是如果域名對應的IP發生變化了又該怎麽辦呢?於是我們有了DNS這個東西。我們只需要訪問壹個大家熟知的(known)的點,它就會告訴妳這個域名對應的IP是什麽。在我們的應用中也會存在很多這類問題,特別是在我們的服務特別多的時候,如果我們在本地保存服務的地址的時候將非常不方便,但是如果我們只需要訪問壹個大家都熟知的訪問點,這裏提供統壹的入口,那麽維護起來將方便得多了。分布式鎖其實在第壹篇文章中已經介紹了Zookeeper是壹個分布式協調服務。這樣我們就可以利用Zookeeper來協調多個分布式進程之間的活動。比如在壹個分布式環境中,為了提高可靠性,我們的集群的每臺服務器上都部署著同樣的服務。但是,壹件事情如果集群中的每個服務器都進行的話,那相互之間就要協調,編程起來將非常復雜。而如果我們只讓壹個服務進行操作,那又存在單點。通常還有壹種做法就是使用分布式鎖,在某個時刻只讓壹個服務去幹活,當這臺服務出問題的時候鎖釋放,立即fail over到另外的服務。這在很多分布式系統中都是這麽做,這種設計有壹個更好聽的名字叫Leader Election(leader選舉)。比如HBase的Master就是采用這種機制。但要註意的是分布式鎖跟同壹個進程的鎖還是有區別的,所以使用的時候要比同壹個進程裏的鎖更謹慎的使用。集群管理在分布式的集群中,經常會由於各種原因,比如硬件故障,軟件故障,網絡問題,有些節點會進進出出。有新的節點加入進來,也有老的節點退出集群。這個時候,集群中其他機器需要感知到這種變化,然後根據這種變化做出對應的決策。比如我們是壹個分布式存儲系統,有壹個中央控制節點負責存儲的分配,當有新的存儲進來的時候我們要根據現在集群目前的狀態來分配存儲節點。這個時候我們就需要動態感知到集群目前的狀態。還有,比如壹個分布式的SOA架構中,服務是壹個集群提供的,當消費者訪問某個服務時,就需要采用某種機制發現現在有哪些節點可以提供該服務(這也稱之為服務發現,比如Alibaba開源的SOA框架Dubbo就采用了Zookeeper作為服務發現的底層機制)。還有開源的Kafka隊列就采用了Zookeeper作為Cosnumer的上下線管理。後記在這篇文章中,列出了壹些Zookeeper可以提供的服務,並給出了壹些開源系統裏面的實例。後面我們從Zookeeper的安裝配置開始,並用示例進壹步介紹Zookeeper如何使用。(轉載)

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