fourinone分布式協調設計解析
分布式協同是分布式應用中不可缺少的，通常擔任協調者的角色，或者說是將多機協同的職責從分布式應用中獨立出來，以減少系統的耦合性和增強擴充性。Apache的Zookeeper, google的Chubby都是分布式協同的實現者。fourinone實際上可以單獨當做Zookeeper用，它使用最少的代碼實現了Zookeeper的所有功能，并且力圖做到功能更強但是使用更簡潔。
一、實現原理
fourinone對分布式協同的實現， 是通過建立一個domain,node兩層結構的節點信息去完成，domain可以是分類或者包，node可以是具體屬性，domain和node都是自己根據需求設計命名，比如可以將domain命名為“a.b.c...”表示一個樹型類目。
一個domain下可以有很多個node，每個node只指定一個domain，可以通過domain返回它下面所有的node。
domain不需要單獨建立，通常在建立node時，如果不存在domain會自動創建。
如果domain下沒有node了，該domain會自動刪除。
如果刪除domain，該domain下面node也都會刪除。
每個node下可以存放一個值，可以是任意對象。
所有的節點信息存放在parkserver里，parkserver提供協同者的功能。如下圖所示：
從上圖可以看到，其他分布式進程可以通過parkserver的用戶接口ParkLocal，對節點進行增加、修改、刪除、指定心跳、指定權限等操作，并且結合parkserver提供同步備份、領導者選舉、過期時間設置等功能，共同來實現眾多分布式協同功能，比如：
1、分布式配置，多個機器的應用公用一個配置信息，并且掛掉能夠領導者選舉，詳細見指南和demo
2、分布式鎖，多個機器競爭一個鎖，當某個機器釋放鎖或者掛掉，其他機器可以競爭到鎖繼續，詳細見指南和demo
3、集群管理，集群內機器可以互相感知和領導者選舉，詳見指南和demo #p#
二、核心API
ParkLocal核心api說明：
//創建node，可以根據是否需要權限和心跳屬性調用不同方法
public ObjectBean create(String domain, Serializable obj);//自動創建node
public ObjectBean create(String domain, String node, Serializable obj);
public ObjectBean create(String domain, String node, Serializable obj, AuthPolicy auth);
public ObjectBean create(String domain, String node, Serializable obj, boolean heartbeat);
public ObjectBean create(String domain, String node, Serializable obj, AuthPolicy auth, boolean heartbeat);
//更新node
public ObjectBean update(String domain, String node, Serializable obj);
//獲取node
public ObjectBean get(String domain, String node);
//獲取最新node，需要傳入舊node進行對照
public ObjectBean getLastest(String domain, String node, ObjectBean ob);
//獲取最新domain
public List
//獲取最新domain下所有node，需要傳入舊的node集合對照
public List
//刪除node
public ObjectBean delete(String domain, String node);
//強行設置domain可刪除
public boolean setDeletable(String domain);
//刪除domain及下所有node
public List
//添加node的事件監聽
public void addLastestListener(String domain, String node, ObjectBean ob, LastestListener liser);
//添加domain的事件監聽
public void addLastestListener(String domain, List
三、權限機制：
public ObjectBean create(String domain, String node, Serializable obj, AuthPolicy auth);
通過上面方法創建node時，可以指定一個權限參數，有只讀(AuthPolicy.OP_READ)、讀寫(AuthPolicy.OP_READ_WRITE)、所有(AuthPolicy.OP_ALL)三種屬性，默認為AuthPolicy.OP_ALL
注意：這里的權限屬性是指創建進程對其他使用進程的權限約束，而不包括它自己。也就是對node的創建進程來說，它擁有對該node和domain所有操作權限(讀寫刪，只要它不退出或者中止)
建設現在創建了一個domain為d，node為n的節點， 對于其他使用進程來說，操作權限如下表所示：
|
權限\其他進程 |
讀(get)n | 寫(update)n | 刪(delete)n | 刪(delete)d |
|
AuthPolicy.OP_READ |
Yes | No | No | No |
|
AuthPolicy.OP_READ_WRITE |
Yes | Yes | No | No |
|
AuthPolicy.OP_ALL |
Yes | Yes | Yes | No |
從上表可以發現，當創建進程指定node的權限為AuthPolicy.OP_ALL時，其他使用進程可以刪除該node，但是不能刪除其domain，這是為什么呢?
因為domain下通常還有其他node，它們的權限并不都是AuthPolicy.OP_ALL，比如還有一個n1的node權限為AuthPolicy.OP_READ，按照正常操作，該使用進程無法刪除n1，假設它可以刪除domain，那么它最后間接刪除了n1，于是發生了悖論，因此，為了避免風險，所有的使用進程只能根據權限刪除node，但是無法刪除domain。
從上表可以發現，當創建進程指定node的權限為AuthPolicy.OP_ALL時，其他使用進程可以刪除該node，但是不能刪除其domain，這是為什么呢?
不過你允許承擔這樣的刪除風險，也可以在創建進程里強行指定該domain可刪除，通過在domain創建后，調用：
public boolean setDeletable(String domain);
該方法只能被domain的創建進程調用，其他使用進程沒有權限調用。
強行指定可刪除后，其他進程可以直接刪除該domain及所含node并忽略后果。 #p#
四、相對于zookeeper的優勢
Zookeeper無疑是一款成功的開源產品，并擁有廣泛的信任者和應用場景，和以往一樣，老外作者在apache網站上發布了一款產品，我們的工程師馬上會虛心的學習和忠心的捍衛，而國產原創的產品往往會遭到百般質疑，因為我們的原創更多是抄襲和粗制濫造，我們的國產更多是框架集成而不是架構設計，所以這種情感上的傾向性不是一天能改變。
做產品對比和列舉優勢往往容易引起激烈爭論，會被認為是在宣傳和引導產品使用，實際上在都能滿足功能需求的情況下，選擇使用哪款產品更多的是個政治問題，而不是技術問題，領導意志及工程師本身的熟悉程度和愛好等等都是決定因素。
這里我們僅僅從技術角度闡述幾點優勢，Zookeeper做為一個chubby和paxos模仿品，缺乏創新型的設計改進，它仍然存在以下缺點：
1、樹型配置節點的繁瑣復雜，性能低下。為了保證這種結構，Zookeeper需要維持一套虛擬文件結構的開銷，對于目錄結構深的樹節點，造成性能影響，而配置信息結構實際上往往不一定需要樹結構。
2、“觀察”(watch)機制的僵化設計：zookeeper沒有獲取最新版本信息的方法支持，它只能粗暴的在每次寫入更新等方法時注冊一個watch，當這些方法被調用后就回調，它不考慮信息內容是否變化，對于沒有使信息內容發生改變的更新，zookeeper仍然會回調，并且zookeeper的回調比較呆板，它只能用一次，如果信息持續變化，必須又重新注冊watch。而fourinone的事件處理則可以自由控制是否持續響應信息變化。
3、領導者選舉機制實現的太過局限，集群只有兩個節點，zookeeper無法進行領導者選舉，zookeeper的領導者選舉必須要奇數節點的奇怪限制。另外，ZooKeeper的領導者選舉實現雖然比原始的Paxos要簡化，但是它仍然存在領導者(Leader)、跟隨者(Follower)、觀察者(observer)、學習者 (Learner)等眾多角色和跟隨狀態(Following)、尋找狀態(Looking)、觀察狀態(Observing)、領導狀態 (Leading)等復雜狀態。相對于fourinone的領導者選舉，zookeeper仍然不夠直觀簡潔，難以用較少配置和代碼演示。
4、Windows系統上幾乎不支持，需要安裝linux殼，并且僅建議用于學習研究。Fourinone支持windows、linux集群混合使用。
Fourinone提出一種新的分布式協同系統設計，在滿足zookeeper所有功能下，并克服了以上缺點，提出了新的配置結構、變化事件機制、簡化的領導者選舉實現，能更好的滿足分布式協調需求。 #p#
五、演示demo
下面是一個操作節點的演示demo，請留意各自節點的權限范圍，程序說明：
1、 ParkServerDemo: 啟動parkserver(它的IP端口已經在配置文件的PARK部分的SERVERS指定
2、 ParkSet：往parkserver里創建了d1n1、d2n2、d3n3、d4n4共4個節點，分別對應只讀、讀寫，所有，所有+強行刪除權限
3、 ParkGet：依次對d1n1、d2n2、d3n3、d4n4進行讀、寫、刪除、刪除domain操作，觀察結果輸出，如果沒有權限操作，parkserver會輸出信息，并且操作返回的結果對象為空
啟動命令和順序：
Javac –classpath fourinone.jar; *.java
Java –classpath fourinone.jar; ParkServerDemo
Java –classpath fourinone.jar; ParkSet
Java –classpath fourinone.jar; ParkGet
如果沒有fourinone.jar，可以到以下地址下載：
http://www.skycn.com/soft/68321.html
下面是demo源碼：
// ParkServerDemo
import com.fourinone.BeanContext;
public class ParkServerDemo{
public static void main(String[] args){
BeanContext.startPark();
}
}
// ParkSet
import com.fourinone.BeanContext;
import com.fourinone.ParkLocal;
import com.fourinone.ObjectBean;
import com.fourinone.AuthPolicy;
public class ParkSet{
public static void main(String[] args){
//獲取parkserver用戶接口
ParkLocal pl = BeanContext.getPark();
//在domain d1下創建節點node n1,指定權限為只讀
ObjectBean d1n1 = pl.create("d1","n1","v1",AuthPolicy.OP_READ);
if(d1n1!=null)
System.out.println("d1n1 with AuthPolicy.OP_READ create success!");
//在domain d2下創建節點node n2,指定權限為讀寫
ObjectBean d2n2 = pl.create("d2","n2","v2",AuthPolicy.OP_READ_WRITE);
if(d2n2!=null)
System.out.println("d2n2 with AuthPolicy.OP_READ_WRITE create success!");
//在domain d3下創建節點node n3,指定權限為所有
ObjectBean d3n3 = pl.create("d3","n3","v3",AuthPolicy.OP_ALL);
if(d3n3!=null)
System.out.println("d3n3 with AuthPolicy.OP_ALL create success!");
//在domain d4下創建節點node n4,指定權限為所有，并且創建完成強行設置為其他進程可刪除
ObjectBean d4n4 = pl.create("d4","n4","v4",AuthPolicy.OP_ALL);
if(d4n4!=null)
System.out.println("d4n4 with AuthPolicy.OP_ALL create success!");
boolean r = pl.setDeletable("d4");
if(r)
System.out.println("set d4 deletable!");
}
}
// ParkGet
import com.fourinone.BeanContext;
import com.fourinone.ParkLocal;
import com.fourinone.ObjectBean;
import java.util.List;
public class ParkGet{
public static void main(String[] args){
//獲取parkserver用戶接口
ParkLocal pl = BeanContext.getPark();
//獲取節點d1n1，節點權限為AuthPolicy.OP_READ
ObjectBean d1n1 = pl.get("d1","n1");//獲取節點
System.out.println("get d1n1:"+(String)d1n1.toObject());
d1n1 = pl.update("d1","n1","v1-update");//更新節點
if(d1n1!=null)
System.out.println("update node d1n1 success!");
else
System.out.println("update node d1n1 failure!");
List
if(d1!=null)
System.out.println("delete domain d1 success!");
else
System.out.println("delete domain d1 failure!");
d1n1 = pl.delete("d1","n1");//刪除節點
if(d1n1!=null)
System.out.println("delete node d1n1 success!");
else
System.out.println("delete node d1n1 failure!");
//獲取節點d2n2，節點權限為AuthPolicy.OP_READ_WRITE
ObjectBean d2n2 = pl.get("d2","n2");
System.out.println("get d2n2:"+(String)d2n2.toObject());
d2n2 = pl.update("d2","n2","v2-update");
if(d2n2!=null)
System.out.println("update node d2n2 success!");
else
System.out.println("update node d2n2 failure!");
List
if(d2!=null)
System.out.println("delete domain d2 success!");
else
System.out.println("delete domain d2 failure!");
d2n2 = pl.delete("d2","n2");
if(d2n2!=null)
System.out.println("delete node d2n2 success!");
else
System.out.println("delete node d2n2 failure!");
//獲取節點d3n3, 節點權限為AuthPolicy.OP_ALL
ObjectBean d3n3 = pl.get("d3","n3");
System.out.println("get d3n3:"+(String)d3n3.toObject());
d3n3 = pl.update("d3","n3","v3-update");
if(d3n3!=null)
System.out.println("update node d3n3 success!");
else
System.out.println("update node d3n3 failure!");
List
if(d3!=null)
System.out.println("delete domain d3 success!");
else
System.out.println("delete domain d3 failure!");
d3n3 = pl.delete("d3","n3");
if(d3n3!=null)
System.out.println("delete node d3n3 success!");
else
System.out.println("delete node d3n3 failure!");
//獲取節點d4n4，節點權限為AuthPolicy.OP_ALL
ObjectBean d4n4 = pl.get("d4","n4");
System.out.println("get d4n4:"+(String)d4n4.toObject());
d4n4 = pl.update("d4","n4","v4-update");
if(d4n4!=null)
System.out.println("update node d4n4 success!");
else
System.out.println("update node d4n4 failure!");
//由于創建進程已經強行指定該domain可刪除setDeletable(d4)，因此這里可以刪除掉
List
if(d4!=null)
System.out.println("delete domain d4 success!");
else
System.out.println("delete domain d4 failure!");
d4n4 = pl.delete("d4","n4");//這里刪除節點會失敗，因為上面已經刪除了該domian下所有節點
if(d4n4!=null)
System.out.println("delete node d4n4 success!");
else
System.out.println("delete node d4n4 failure!");
}
}
