注册中心的设计原理¶

调度系统使用Zookeeper做什么¶

ZooKeeper 是 Apache 软件基金会的一个软件项目，它是一个针对大型分布式系统的可靠协调系统，为大型分布式计算提供开源的分布式配置服务、同步服务和命名注册。

调度系统使用Zookeeper进行分布式环境下作业 配置信息注册 ，监听更新 ，使用Zookeeper实现 分布式锁进行主节点选举 ，使用临时节点实现作业实例 上下线 等操作。

调度系统注册中心设计¶

在上篇文章中通过Java启动作业调度的Demo我们可以看到Zookeeper初始化过程有如下操作：

  //1-创建zookeeper配置对象
  ZookeeperConfiguration zookeeperConfiguration = new ZookeeperConfiguration(serverList, namespace);
  //2-通过Zookeeper配置对象创建注册中心对象
  CoordinatorRegistryCenter zookeeperRegistryCenter = new ZookeeperRegistryCenter(zookeeperConfiguration);
  //3-初始化注册中心
  zookeeperRegistryCenter.init();

完成Zookeeper的初始化连接主要流程如下：

graph TB
    A[开始]  --> B[创建ZookeeperConfiguration\n对象]
    B --> C[通过Zookeeper配置对象\n创建注册中心对象]
    C --> D[初始化注册中心对象]
    D --> E[结束]

图3.1 注册流程

在调度系统中完成Zookeeper的初始化流程主要分为3步:

先创建一个用来封装Zookeeper配置信息的ZookeeperConfiguration类型;
然后再根据配置信息创建Zookeeper注册中心对象
最后初始化注册中心。

接下来我们先整体看一下注册中心这一块的类型包含来哪些：

图3.2 注册中心包和类结构

注册中心接口层： 最顶层的设计就是注册中心接口RegistryCenter 未来各种类型的注册中心都要继承或实现此接口，然后就是往下的用于协调分布式服务的注册中心的CoordinatorRegistryCenter接口，用于封装一些协调式分布式服务的注册中心共同行为。然后独立提供了一个用于注册中心选举候选人用的选举接口ElectionCandidate。
注册中心实现层： 这里目前提供了用于协调式分布式服务典型的注册中心组件Zookeeper的封装，基于Zookeeper封装的注册中心类ZookeeperRegistryCenter。包含了配置实体类ZookeeperConfiguration，另外还提供了ZookeeperElectionService选举服务类。
异常类型： 这里提供了一个自定义异常类型RegException来表示注册中心相关的异常，RegExceptionHandler注册中心异常处理类处理注册中心相关的异常信息。

Zookeeper配置详解¶

Zookeepeer客户端配置信息主要使用ZookeeperConfiguration类型封装主要配置信息如下：

属性名	属性类型	属性描述
serverLists	String	连接Zookeeper服务器的列表，包括IP地址和端口号. 多个地址用逗号分隔. 如: host1:2181,host2:2181
namespace	String	调度节点的命名空间
baseSleepTimeMilliseconds	int	等待重试的间隔时间的初始值.单位毫秒.
maxSleepTimeMilliseconds	int	等待重试的间隔时间的最大值. 单位毫秒.
maxRetries	int	最大重试次数.
sessionTimeoutMilliseconds	int	会话超时时间. 单位毫秒.
connectionTimeoutMilliseconds	int	连接超时时间. 单位毫秒.
digest	String	连接Zookeeper的权限令牌. 缺省为不需要权限验证.

ZookeeperRegistryCenter原理解析¶

ZookeeperRegistryCenter是实现了协调注册中心的实现类用于和Zookeeper分布式协调组件进行交互的建模,接下来我们先看下他的类继承关系：

classDiagram
    class RegistryCenter
    class CoordinatorRegistryCenter
    class ZookeeperRegistryCenter
    <<interface>> RegistryCenter
    <<interface>> CoordinatorRegistryCenter
     RegistryCenter <-- CoordinatorRegistryCenter
     CoordinatorRegistryCenter <|..  ZookeeperRegistryCenter

图3.3 注册中心类结构

可以看到协调注册中心类型ZookeeperRegistryCenter是针对协调注册中心类型的实现。

再来看下主要的成员变量：

classDiagram
class ZookeeperRegistryCenter{
    -ZookeeperConfiguration zkConfig
    - Map<String, TreeCache> caches
    - CuratorFramework client
    - Logger log
}

图3.4 ZookeeperRegistryCenter类成员变量

主要的成员变量我们来看下：

ZookeeperConfiguration类型的zkConfig变量：
这个ZookeeperConfiguration类型用来封装了Zookeeper的相关配置信息，具体配置信息可以参考3.3章节中我们描述的配置信息表格。
Map类型的caches对象：
用来保存Zookeeper路径下节点数据的缓存对象,用来实现对Zookeeper节点的监听操作。
CuratorFramework类型的client：
Curator是Netflix公司开发的强大的Zookeeper客户端工具,CuratorFramework框架是ZooKeeper Client更高的抽象API，这里可以了解下ZooKeeperRegistryCenter底层的实现原理,针对Zookeeper的操作主要是基于CuratorFramework来实现对Zookeeper的操作的，CuratorFramework具有哪些特征呢：更清晰的API: 简化了ZooKeeper原生的方法, 事件等, 提供流式fluent的接口，提供Recipes实现 : 选举，共享锁，路径cache，分布式队列，分布式优先队列等。
slf4j包下的Logger类型的log对象：
主要用来标准化打印日志。

注册中心常用操作方法¶

注册中心设计中相关的父接口一共有两个类型：

RegistryCenter
CoordinatorRegistryCenter

在这里协调注册中心类型继承RegistryCenter注册中心类型，未来注册中心类型还可以扩展为其他注册中心类型，我们看一下设计中主要的提供的操作方法：

可以看到注册中心客户端对于注册中心的操作主要是连接，关闭方法和常见的**增加** ，修改，删除，查询节点等类型的基本操作。后面我们主要使用作业节点操作类型JobNodeStorage类型来调用注册中心接口为我们开放的操作方法。