信息飛速膨脹，很多應用無法依賴單個服務器處理龐大的數據量。由於分佈式系統和應用可以提供更強的計算能力，還能更好地容災和擴展，所以逐漸受到青睞。
在開發分佈式應用時，通常需要花費大量時間和精力來處理異構系統中的協作通信問題。
什麼是 ZooKeeper
ZooKeeper 專注於任務協作，能為大型分佈式系統提供可靠的協作處理能力，簡化開發流程，讓開發人員更專注於應用本身的邏輯。
ZooKeeper 具有 C-S 結構，在使用時，開發的應用可以看做為連接到 ZooKeeper 服務器的客戶端，通過客戶端 API 進行操作，保障強一致性、有序性和持久性，具有實現同步原語的能力，提供簡單的併發處理機制。常見的用法如：選舉主節點、崩潰檢測、存儲元數據等。
注意，ZooKeeper 不適用於海量信息存儲，設計應用時最好將應用數據與協同數據分開，使用數據庫、分佈式文件系統等存儲應用數據。
ZooKeeper 基礎
由若干條指令組成，用於完成特定功能的過程稱為原語。
為了保證靈活性，ZooKeeper 不直接提供原語，而是暴露出類似文件系統的 API，讓開發人員通過 API 實現自己的原語，通常使用菜譜（ recipes ）來表示原語的實現。
ZooKeeper 操作和維護的為一個個數據節點，稱為 znode，採用類似文件系統的層級樹狀結構進行管理。如果 znode 節點包含數據則存儲為字節數組（byte array）。
API 概述
ZooKeeper 暴露如下 API：
- create /path data 創建節點幷包含數據
- delete /path 刪除節點
- exists /path 檢查節點是否存在
- setData /path data 設置節點數據
- getData /path 獲取節點數據
- getChildren /path 獲取子節點列表
ZooKeeper 不允許局部讀取或寫入數據，讀取時會將節點數據全部讀取，寫入時會整個替換。
節點類型
創建 znode 時需要指定節點類型，節點的類型會影響其行為方式。
znode 分為持久節點和臨時節點。持久節點只有通過調用 delete API 才能刪除；臨時節點在客戶端崩潰或關閉與 ZooKeeper 服務器連接時就會被刪除，調用 delete API 也能刪除臨時節點。
znode 可設置為有序節點。有序節點在創建時會分配一個整數序號追加到路徑之後，如創建 /tasks/task- 有序節點，追加整數後節點路徑為 /tasks/task-1 。
綜上，znode 共有 4 種類型，分別為：持久（無序）、臨時（無序）、持久有序和臨時有序。
監聽通知
ZooKeeper 通常以遠程服務的方式被訪問，在數據不發生變化時頻繁地訪問代價較大，ZooKeeper 的通知機制可以代替客戶端的輪訓。
客戶端通過設置監視點（watcher）向 ZooKeeper 註冊需要接收通知的 znode，在 znode 發生變化時 ZooKeeper 向客戶端發送消息。
通知機制是單次觸發的操作，如需不斷監聽 znode 的變化，需要在接收到 znode 變更時設置新的監視點。
監視點有多種類型，如監控 znode 數據變化、監控 znode 子節點變化、監控 znode 創建或刪除。
版本匹配
每個 znode 都有一個隨數據變化而自增的版本號，多個寫入操作會有條件的執行。寫入操作會將版本號作為參數，當與服務器上版本號一致時才會調用成功，這點在多個客戶端對同一個 znode 進行操作時很重要。
仲裁模式
只有一臺單獨的 ZooKeeper 服務器時為獨立模式，狀態無法複製。具有一組 ZooKeeper 服務器時為仲裁模式，仲裁模式下各個服務器間進行狀態的複製，同時服務於客戶端的請求。
仲裁模式下，如果讓客戶端等待所有服務器完成數據保存再繼續，延遲問題就會很大，ZooKeeper 通過法定人數確定工作時必須有效運行的服務器最小數量。如果有 5 臺服務器，任意 3 臺服務器保存了數據，客戶端就可以繼續工作。其他 2 臺服務器最終也會捕獲到數據進行保存。
服務器的個數應該為奇數，如有 5 臺服務器，則最多允許 2 臺崩潰。假如服務器個數為偶數，允許崩潰的服務器數量不會增加，法定人數卻更大，需要更多的確認操作。
開始使用 ZooKeeper
開始使用 ZooKeeper 之前，需要 下載 ZooKeeper 發行包 。解壓 tar 格式的壓縮文件，bin 目錄下有啟動 ZooKeeper 的腳本，conf 目錄下存放著 ZooKeeper 的配置文件，lib 目錄下存放著一些運行所需的第三方文件。
啟動服務器
在 ZooKeeper 目錄下執行以下命令啟動 ZooKeeper 服務器。
$ bin/zkServer.sh start
啟動客戶端
$ bin/zkCli.sh
列出根節點下的所有節點
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] ls /
[zookeeper]
創建節點
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create /test ""
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] ls /
[zookeeper, test]
刪除節點
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] delete /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] ls /
[zookeeper]
退出客戶端
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] quit
Quitting...
2018-05-02 15:58:34,004 [myid:] - INFO [main:ZooKeeper@684] - Session: 0x1630a0cdc400001 closed
2018-05-02 15:58:34,006 [myid:] - INFO [main-EventThread:ClientCnxn$EventThread@519] - EventThread shut down for session: 0x1630a0cdc400001
關閉服務器
$ bin/zkServer.sh stop
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