ZooKeeper的使用场景优势有哪些_微服务引擎(MSE)-阿里云帮助中心

本文介绍ZooKeeper的使用场景和MSE ZooKeeper的优势。

ZooKeeper的技术应用场景

场景一：大数据领域的高可用

Kafka、Hadoop、HBase和Flink等大数据系统默认把ZooKeeper当作分布式协调的组件，利用ZooKeeper做出高可用方案，从而提高集群可用性。大数据领域

场景二：自研系统的分布式协调

Master的选举：
- 抢占主节点的方式：系统需要选举出1个Master来执行任务，如下图所示，Node1为Master，它会创建临时主节点，并将自己的信息写入Master，当Node1宕机，临时主节点被释放，此时Node2和Node3会争抢创建临时主节点。假如Node2创建了临时主节点，Node2变为Master，Node3发现主节点已存在，不再创建和获取主节点信息。
- 最小节点方式：利用ZooKeeper的临时有序节点实现Master的选举。选Master的时候，每台Server往目录下面写一个临时有序节点，约定序号最小的节点作为Master，当主节点宕机之后，按照从小到大的顺序产生主节点。
分布式锁：在分布式环境中，程序都分布在独立的节点中，分布式锁是控制分布式系统之间同步访问共享资源的一种方式，分布式锁主要有如下2种类型：
- 排他锁（Exclusive Locks）：又称为独占锁，利用ZooKeeper在一个具体路径下只能创建一个节点的特性，即哪个节点优先创建成功，就意味着此节点抢到了锁；同时其他节点也要监听这个节点的变化，如果此节点删除了，其他节点可以被通知去抢锁。
- 共享锁（Shared Locks）：又称为读锁，多个进程可以同时获取这把锁进行读操作，但是如果某个进程要获取写操作权限，那么此进程必须没有读数据的操作，且此进程是第一个获取到写操作类型的锁。
分布式队列：利用ZooKeeper的持久化有序节点，实现先入先出（First In First Out，简称FIFO）的分布式队列，即先进入队列的请求操作先完成后，才会开始处理后进入队列的请求。
配置中心
利用ZooKeeper的存储配置，实现配置信息的集中式管理和数据的动态更新，保证数据一致性。

场景三：微服务领域的注册中心场景

在微服务场景，利用ZooKeeper的注册和订阅功能，ZooKeeper可用作Dubbo和Spring Cloud的注册中心。

MSE提供的ZooKeeper企业级服务

MSE提供的ZooKeeper企业级服务，分为开发版和专业版两种，前者适用于开发测试，后者在性能、可观测和高可用方面做了诸多提升，用于生产环境。更多关于开发版和专业版的功能特性，请参见版本特性。

优势一：稳定高可用

多AZ部署：平均部署可用区，提高集群容灾能力。例如，当一个5节点的ZooKeeper集群，部署在3个可用区的时候，它应该是2/2/1的分布，任意一个可用区出现故障，不影响ZooKeeper的整体可用性，同时阿里云AZ之间的延时低于3ms，可以做到故障的风险可控。
高可用负载均衡：MSE ZooKeeper提供的主备高可用的SLB，自动对用户请求做负载均衡，会把请求压力分散到后端节点，并且会自动摘除后端故障节点，保证请求到正常的节点上。
节点故障自愈：依托于K8s的Liveness能力，在节点出现故障时，会自动恢复故障节点，及时地保障服务的可持续性。
数据安全：MSE ZooKeeper专业版提供了快照的备份能力，在集群出现非预期的情况时，能够快速重建恢复集群中的数据，保障数据的安全。

优势1

优势二：免运维且控制台功能丰富

自建ZooKeeper和MSE ZooKeeper专业版对比如下：

对比项	MSE ZooKeeper专业版	自建ZooKeeper
系统搭建及运维成本	资源全托管免运维，内置SLB，自动绑定域名，故障节点自动摘除。	需自行购买各种资源搭建系统，运维升级需投入精力，人工成本高。
易用性	提供可视化的配置数据查询和更新功能。系统参数已调优，支持页面修改全局参数，自动重启生效。	不支持可视化，需通过黑屏命令行手动操作。针对每个节点手动修改配置文件，需按序重启，容易出现配置不一致导致集群选主失败，效率低、风险高。
高可用	多可用区部署，故障自动检测及恢复，SLA保障率达99.95%。	需自行探索和开发高可用保障体系，对团队技术要求高。
高可用	支持扩缩容不重启。	扩缩容要全量重启。
性能	集成高性能JVM，进行深度优化，性能提升1倍。	需要自行调试。
监控告警	可对集群状态、连接数、TPS、ZNode、请求延时等指标进行监控，提供自定义告警规则及钉钉、电话、短信等告警渠道。	不支持，需自行搭建监控告警体系。
权限管理	服务注册及配置管理支持RAM鉴权，RAM用户（即子账号）可管理实例访问权限。	不支持。

优势三：可观测性增强

提供监控大盘：MSE ZooKeeper专业版和阿里云Prometheus监控进行集成，提供20多个ZooKeeper常用的监控指标和4个核心资源监控指标，供您免费开启使用。
支持核心告警规则：可以满足日常运维需求，在使用过程中如果您发现核心告警规则无法满足需求，请加入钉群（钉群号：34754806）联系技术支持。
开放Metrics标准指标：MSE ZooKeeper专业版，通过API的形式把ZooKeeper内置的70+Metrics指标开放。利用这些数据您可以自行的绘制监控大盘。

优势四：性能提升

写入性能提升：ZooKeeper的写入性能和磁盘性能强相关。MSE ZooKeeper采用了阿里云ESSD高性能云盘，最大IOPS能够达到5W，最大吞吐量350M/S，数据的可靠性达99.9999999%（即9个9），整个写入TPS性能可提升约20%。
基于Dragonwell进行构建，读取性能提升：MSE ZooKeeper集成阿里高性能JDK，开启协程优化能力，并对ZooKeeper的读写任务队列做出锁粒度的优化，在高并发处理的场景下，读取性能相比开源能够提升1倍左右。
参数性能调优，降低GC时间：ZooKeeper是时延敏感型的应用，GC的时间和次数直接影响处理的吞吐量。MSE ZooKeeper专业版对JVM参数进行调优，堆的参数设置会根据不同的配置进行动态调节，同时提前做了资源碎片的回收，使GC时间降低80%，避免出现FullGC。