单机服务的可靠性及可扩展性有限，某台服务宕机可能会影响整个系统的正常使用；分布式服务能够有效地解决这一问题，但同时分布式服务也会带来一些新的问题，如：服务发现(新增或者删除了服务如何确保能让客户端知道)，容灾(某些服务出现故障如何让客户端只访问正常的服务)；ZooKeeper的提出主要是为了解决分布式服务的治理问题，它在分布式环境中协调和管理服务。

Zookeeper协调管理服务的过程如下图：

 

服务端：每台服务器都要向注册中心Zookeeper进行注册登记，并且保持与Zookeeper的连接，如果服务器与Zookeeper断开了连接，Zookeeper将删除该服务器的地址。

客户端：需要服务的时候先向Zookeeper订阅服务器的地址信息，Zookeeper返回给客户端已注册的服务器信息列表，客户端从服务器信息列表中选择服务器进行服务调用，如果Zookeeper记录的服务器信息发生了变更，服务器会通知客户端变更事件，客户端可以获取最新的服务器信息。

ZooKeeper文件系统的数据结构是个树状结构，它的每个节点(znode)由一个名称标识，并用路径/分割：

 

 ZooKeeper的节点类型有：

  1. 持久节点(ZooKeeper默认的节点类型，创建该节点的客户端断开连接后，持久节点仍然存在)

  2. 顺序节点(将10位的序列号附加到原始名称来设置节点的路径，如：/server0000000001)

  3. 临时节点(当客户端与ZooKeeper断开连接时，临时节点会自动删除)

 

RPC服务注册到ZooKeeper

服务端：

1 import threading 2 import json 3 import socket 4 import sys 5 from kazoo.client import KazooClient 6 from divide_rpc import ServerStub 7 from divide_rpc import InvalidOperation 8  9 10 class ThreadServer(object):11     def __init__(self, host, port, handlers):12         self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)13         self.sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)14         self.host = host15         self.port = port16         self.sock.bind((host, port))17         self.handlers = handlers18 19     def serve(self):20         """21         开始服务22         """23         self.sock.listen(128)24         self.register_zk()25         print("开始监听")26         while True:27             conn, addr = self.sock.accept()28             print("建立链接%s" % str(addr))29             t = threading.Thread(target=self.handle, args=(conn,))30             t.start()31 32     def handle(self, client):33         stub = ServerStub(client, self.handlers)34         try:35             while True:36                 stub.process()37         except EOFError:38             print("客户端关闭连接")39 40         client.close()41 42     def register_zk(self):43         """44         注册到zookeeper45         """46         self.zk = KazooClient(hosts='127.0.0.1:2181')47         self.zk.start()48         self.zk.ensure_path('/rpc')  # 创建根节点49         value = json.dumps({
   'host': self.host, 'port': self.port})50         # 创建服务子节点51         self.zk.create('/rpc/server', value.encode(), ephemeral=True, sequence=True)52 53 54 class Handlers:55     @staticmethod56     def divide(num1, num2=1):57         """58         除法59         :param num1:60         :param num2:61         :return:62         """63         if num2 == 0:64             raise InvalidOperation()65         val = num1 / num266         return val67 68 69 if __name__ == '__main__':70     if len(sys.argv) < 3:71         print("usage:python server.py [host] [port]")72         exit(1)73     host = sys.argv[1]74     port = sys.argv[2]75     server = ThreadServer(host, int(port), Handlers)76     server.serve()

服务端通过kazoo连接zookeeper，依次创建根节点和服务的子节点，当启动多线程服务器的时候，会根据ip和端口创建不同的节点，依次启动两个server(8001、8002)，查看zookeeper的节点信息：

1 >>> from kazoo.client import KazooClient2 >>> zk = KazooClient(hosts='127.0.0.1:2181')3 >>> zk.start() 4 >>> children = zk.get_children("/rpc")5 >>> print(children)6 ['server0000000001', 'server0000000000']

 

客户端：

1 import random 2 import time 3 import json 4 import socket 5 from divide_rpc import ( 6     ClientStub, InvalidOperation 7 ) 8 from kazoo.client import KazooClient 9 10 11 class DistributedChannel(object):12     def __init__(self):13         self._zk = KazooClient(hosts='127.0.0.1:2181')14         self._zk.start()15         self._get_servers()16 17     def _get_servers(self, event=None):18         """19         从zookeeper获取服务器地址信息列表20         """21         servers = self._zk.get_children('/rpc', watch=self._get_servers)22         print(servers)23         self._servers = []24         for server in servers:25             data = self._zk.get('/rpc/' + server)[0]26             if data:27                 addr = json.loads(data.decode())28                 self._servers.append(addr)29 30     def _get_server(self):31         """32         随机选出一个可用的服务器33         """34         return random.choice(self._servers)35 36     def get_connection(self):37         """38         提供一个可用的tcp连接39         """40         while True:41             server = self._get_server()42             print(server)43             try:44                 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)45                 sock.connect((server['host'], server['port']))46             except ConnectionRefusedError:47                 time.sleep(1)48                 continue49             else:50                 break51         return sock52 53 54 channel = DistributedChannel()55 56 for i in range(50):57     try:58         stub = ClientStub(channel)59         val = stub.divide(i)60     except InvalidOperation as e:61         print(e.message)62     else:63         print(val)64     time.sleep(1)

 

客户端连接zookeeper，通过get_children来获取服务器信息，并watch监听服务器的变化情况，启动客户端会发现它会调用8001端口的server和8002端口的server：

此时服务端新增加一个结点，8003，客户端变化情况：

可以看出zookeeper总共有三个节点了，前面调用的server都是8001和8002,当8003加入后，zookeeper会发现并调用它

此时服务端断开一个server，8001，客户端变化情况：

断开server前客户端会调用8001、8002、8003这三个服务，当断开server 8001以后，zookeeper只会调用8002和8003这两个server了