Zookeeper

Apache ZooKeeper 是分布式协调服务，提供命名服务、配置管理、分布式锁、Leader 选举等原语。基于 ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast）协议保证强一致性，是 Kafka、Hadoop、HBase 等众多中间件的依赖组件。

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数据模型

ZooKeeper 以树形结构组织数据，每个节点称为 ZNode：

/
├── /config
│   └── /config/db
├── /locks
│   └── /locks/order-lock
└── /services
    └── /services/user-service

ZNode 类型

类型	说明
持久节点（PERSISTENT）	默认类型，客户端断连后仍存在
临时节点（EPHEMERAL）	客户端会话结束自动删除，用于服务注册
持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）	创建时自动追加递增序号
临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）	临时 + 顺序，用于分布式锁、选举

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核心机制

Watcher 监听

客户端可对 ZNode 注册 Watcher，节点数据变更或子节点变化时收到一次性通知（触发后需重新注册）：

zk.getData("/config/db", event -> {
    if (event.getType() == EventType.NodeDataChanged) {
        byte[] data = zk.getData("/config/db", true, null);
        // 重新加载配置
    }
}, null);

ZAB 协议

集群中只有一个 Leader 处理写请求，写操作广播到所有 Follower，超过半数确认后才返回成功，保证强一致性（非最终一致）。

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集群部署

Client
  │
  ├── Server 1（Leader，处理写）
  ├── Server 2（Follower，处理读）
  └── Server 3（Follower，处理读）

配置文件 zoo.cfg：

tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir=/data/zookeeper
clientPort=2181
 
server.1=zk1:2888:3888
server.2=zk2:2888:3888
server.3=zk3:2888:3888

每台服务器在 dataDir 下创建 myid 文件，内容为对应的 server.id。

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常用命令（zkCli）

zkCli.sh -server localhost:2181
 
ls /                                          # 列出子节点
get /config/db                                # 读取节点数据
create /locks ""                              # 创建持久节点
create -e /services/node1 "192.168.1.1"      # 创建临时节点
set /config/db "jdbc:mysql://new-host"        # 更新数据
delete /locks/order-lock                      # 删除节点
deleteall /locks                              # 递归删除
 
get -w /config/db                             # 监听数据变化（触发一次）
ls -w /services                               # 监听子节点变化

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典型应用场景

分布式锁

利用临时顺序节点实现公平锁：

1. 创建临时顺序节点 /locks/lock-000000001
2. 获取 /locks 下所有子节点并排序
3. 若自己序号最小 → 获得锁
4. 否则 → 监听前一个节点，等待其删除后重试
5. 释放锁：删除自己的节点（会话断开自动删除）

Leader 选举

各节点创建临时顺序节点，序号最小者成为 Leader；Leader 下线后序号次小者接任。

配置中心

将配置写入 ZNode，所有服务注册 Watcher，配置变更时收到通知并热加载。

服务注册与发现

服务启动时创建临时节点（如 /services/user/192.168.1.1:8080），宕机后临时节点自动消失，消费方通过监听子节点感知上下线。

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Java 客户端（Curator）

Apache Curator 是 ZooKeeper 的高级封装，简化了重连、Watcher 重注册等操作：

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>5.5.0</version>
</dependency>

CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder()
    .connectString("localhost:2181")
    .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3))
    .build();
client.start();
 
// 分布式锁
InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, "/locks/order-lock");
lock.acquire();
try {
    // 临界区
} finally {
    lock.release();
}
 
// 持久监听节点变化（自动重注册）
NodeCache nodeCache = new NodeCache(client, "/config/db");
nodeCache.getListenable().addListener(() -> {
    byte[] data = nodeCache.getCurrentData().getData();
    System.out.println("配置变更：" + new String(data));
});
nodeCache.start();

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注意事项

• 适合小数据、低频写场景，不适合存储大量业务数据
• 集群节点数建议为奇数（3/5/7），超过半数存活才能提供服务
• 会话超时（sessionTimeout）决定临时节点存活时间，默认 30s
• 生产环境建议使用 Curator，原生客户端 API 较底层

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相关链接

• Seata — 分布式事务，HA 模式依赖 ZooKeeper 存储事务日志
• Canal — binlog 订阅，HA 模式依赖 ZooKeeper 进行主备切换
• ShardingSphere — 分库分表，集群模式使用 ZooKeeper 做配置中心