Zookeeper 是一个高性能、高可靠的分布式协调系统，是 Google Chubby 的一个开源实现。Zookeeper 能够为分布式应用提供一致性服务，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。它以Fast Paxos算法为基础的，Paxos 算法存在活锁的问题，即当有多个proposer交错提交时，有可能互相排斥导致没有一个proposer能提交成功，而Fast Paxos作了一些优化，通过选举产生一个leader (领导者)，只有leader才能提交proposer。很多工作中用过的组件如Dubbo、kafka、Solr、Hadoop、HBase等都需要依赖Zookeeper。
近日了解到 Kafka 正在酝酿重大更新，可能会提供自管理的元数据仲裁机制以消除对 Zookeeper 的依赖，社区呼吁也相当强烈。那么一般而言 Zookeeper 在分布式系统中扮演什么角色？目前 Zookeeper 都应用在哪些分布式架构中？本文从 Zookeeper 可以聊起，盘点那些离不开 Zookeeper 的分布式技术架构！
一. Zookeeper 概述
Zookeeper 是一个高性能、高可靠的分布式协调系统，是 Google Chubby 的一个开源实现。Zookeeper 能够为分布式应用提供一致性服务，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。
Zookeeper 使用 Zab 协议传递 leader 的状态改变，保证 leader 与 follower 的一致性。Zab 全称 Zookeeper Atomic Broadcast protocol，是 Paxos 共识算法的经典实现。
Zookeeper 应用非常广泛，应用场景主要包括：
- 数据发布订阅（配置中心）
- 命名服务（保存全局唯一ID）
- 分布式协调服务（Watcher、异步通知）
- 心跳检测（临时节点）
- 任务进度上报（临时节点）
- Master选举（临时节点、Watcher）
- 分布式锁（临时节点、Watcher）
前面介绍说 Zookeeper 是一个高性能、高可靠的系统，之所以是高性能主要因为 Zookeeper 保存在内存中，此外 Zookeeper 通常是集群模式，不存在单点故障即保证了其可靠性。二. Kafka 与 Zookeeper
Zookeeper 在 Kafka 架构中扮演着重要角色。Kafka 使用 Zookeeper 进行元数据管理，保存 broker 注册的信息，包括 Topic、Partition 信息等，选举 Partition Leader，低版本 Kafka Consumer 的 offset 信息也保存在 Zookeeper 中。
我们从 Kafka 架构中来看 Kafka 与 Zookeeper 的关系 ，如下
来源：云栖社区如图中所示，Kafka Producer 端直接连接 broker.list 列表。而Broker 端则使用 Zookeeper 注册 broker 信息，监控 Partition leader 存活性；Comsumer 端则使用 Zookeeper 注册 comsumer 信息，同时用来发现 broker 列表，并和 Partition leader 建立 socket 连接获取消息。
三. Hadoop 与 Zookeeper
Zookeeper 是作为 Hadoop 子项目发展起来的，最初的设计目标就是为 Hadoop 生态组件之间提供一致性协调服务的，因此在 Hadoop 体系（这里主要指 HDFS 与 YARN）中使用广泛。
在 Hadoop 中，Zookeeper 主要用来实现 HA（High Availability），包括 HDFS NameNode 和 YARN ResourceManager 的 HA。这里就 YARN ResourceManager 的 HA 架构举例，如下
来源：Hadoop官网如上图所示，更多的实现细节这里不多赘述了，HDFS 利用 Zookeeper 实现 NameNode HA 的原理同上。四. HBase 与 Zookeeper
HBase 是大数据领域使用最广泛的 NoSQL 数据库，Zookeeper 在 HBase 架构中同样扮演着重要角色。我们首先来看一张 HBase 的架构图：
来源：MAPR官网如上所示，HBase 主要包括 HMaster、RegionServer、Zookeeper 三种角色。我们可以很清楚的看到，HBase 使用 Zookeeper 作为分布式协调服务，来维护集群中服务的状态，所有的 RegionServer 和 Active HMaster 都要与 Zookeeper 保持会话（session）。Zookeeper 维护着哪些 servers 是健康可用的，并且在 server 故障时做出通知。五. Solr 与 Zookeeper
Zookeeper 在 Solr 的架构中也有非常重要的应用。生产环境中我们通常使用 SolrCloud 模式，Solr 集群依赖 Zookeeper 管理相关配置信息和集群的运行状态，并使用 Zookeeper 进行主节点选举。
提及 Solr 就不得不说说 Elasticsearch，Elasticsearch 同 Solr 一样也是非常流行的搜索引擎，但是 Elasticsearch 却不依赖 Zookeeper 做分布式协调，而是自带集群分布式协调系统（Zen Discovery 或 Zen2），这也是 Elasticsearch 与 Solr 之间的重要区别之一。
