1.ZooKeeper是什么辱士？

ZooKeeper是一個(gè)分布式的玉掸，開(kāi)放源碼的分布式應(yīng)用程序協(xié)調(diào)服務(wù)伴挚，是Google的Chubby一個(gè)開(kāi)源的實(shí)現(xiàn)仇哆，它是集群的管理者沦辙，監(jiān)視著集群中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)根據(jù)節(jié)點(diǎn)提交的反饋進(jìn)行下一步合理操作。最終税产，將簡(jiǎn)單易用的接口和性能高效怕轿、功能穩(wěn)定的系統(tǒng)提供給用戶

2.ZooKeeper提供了什么？

1)文件系統(tǒng)

2)通知機(jī)制

3.Zookeeper文件系統(tǒng)

每個(gè)子目錄項(xiàng)如 NameService 都被稱作為znode辟拷，和文件系統(tǒng)一樣撞羽，我們能夠自由的增加、刪除znode衫冻，在一個(gè)znode下增加诀紊、刪除子znode，唯一的不同在于znode是可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的隅俘。

4.Zookeeper通知機(jī)制

客戶端注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)它關(guān)心的目錄節(jié)點(diǎn)邻奠，當(dāng)目錄節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化（數(shù)據(jù)改變、被刪除为居、子目錄節(jié)點(diǎn)增加刪除）時(shí)碌宴，zookeeper會(huì)通知客戶端。

5.Zookeeper做了什么蒙畴？

1.命名服務(wù)? ?2.配置管理? ?3.集群管理? ?4.分布式鎖??5.隊(duì)列管理

6.Zookeeper命名服務(wù)

在zookeeper的文件系統(tǒng)里創(chuàng)建一個(gè)目錄贰镣，即有唯一的path。在我們使用tborg無(wú)法確定上游程序的部署機(jī)器時(shí)即可與下游程序約定好path膳凝，通過(guò)path即能互相探索發(fā)現(xiàn)碑隆。

7.Zookeeper的配置管理

程序總是需要配置的，如果程序分散部署在多臺(tái)機(jī)器上蹬音，要逐個(gè)改變配置就變得困難∩厦海現(xiàn)在把這些配置全部放到zookeeper上去，保存在 Zookeeper 的某個(gè)目錄節(jié)點(diǎn)中著淆，然后所有相關(guān)應(yīng)用程序?qū)@個(gè)目錄節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)劫狠，一旦配置信息發(fā)生變化拴疤，每個(gè)應(yīng)用程序就會(huì)收到 Zookeeper 的通知，然后從 Zookeeper 獲取新的配置信息應(yīng)用到系統(tǒng)中就好

8.Zookeeper集群管理

所謂集群管理無(wú)在乎兩點(diǎn)：是否有機(jī)器退出和加入嘉熊、選舉master遥赚。

對(duì)于第一點(diǎn)，所有機(jī)器約定在父目錄GroupMembers下創(chuàng)建臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)阐肤，然后監(jiān)聽(tīng)父目錄節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)變化消息。一旦有機(jī)器掛掉讲坎，該機(jī)器與 zookeeper的連接斷開(kāi)孕惜，其所創(chuàng)建的臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)被刪除，所有其他機(jī)器都收到通知：某個(gè)兄弟目錄被刪除晨炕，于是衫画，所有人都知道：它上船了。

新機(jī)器加入也是類似瓮栗，所有機(jī)器收到通知：新兄弟目錄加入削罩，highcount又有了，對(duì)于第二點(diǎn)费奸，我們稍微改變一下弥激，所有機(jī)器創(chuàng)建臨時(shí)順序編號(hào)目錄節(jié)點(diǎn)，每次選取編號(hào)最小的機(jī)器作為master就好愿阐。

9.Zookeeper分布式鎖

有了zookeeper的一致性文件系統(tǒng)微服，鎖的問(wèn)題變得容易。鎖服務(wù)可以分為兩類缨历，一個(gè)是保持獨(dú)占以蕴，另一個(gè)是控制時(shí)序。

對(duì)于第一類辛孵，我們將zookeeper上的一個(gè)znode看作是一把鎖丛肮，通過(guò)createznode的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。所有客戶端都去創(chuàng)建 /distribute_lock 節(jié)點(diǎn)魄缚，最終成功創(chuàng)建的那個(gè)客戶端也即擁有了這把鎖宝与。用完刪除掉自己創(chuàng)建的distribute_lock 節(jié)點(diǎn)就釋放出鎖。

對(duì)于第二類鲜滩， /distribute_lock 已經(jīng)預(yù)先存在伴鳖，所有客戶端在它下面創(chuàng)建臨時(shí)順序編號(hào)目錄節(jié)點(diǎn)，和選master一樣徙硅，編號(hào)最小的獲得鎖榜聂，用完刪除，依次方便嗓蘑。

10.Zookeeper隊(duì)列管理

兩種類型的隊(duì)列：

1须肆、同步隊(duì)列匿乃，當(dāng)一個(gè)隊(duì)列的成員都聚齊時(shí)，這個(gè)隊(duì)列才可用豌汇，否則一直等待所有成員到達(dá)幢炸。

2、隊(duì)列按照 FIFO 方式進(jìn)行入隊(duì)和出隊(duì)操作拒贱。

第一類宛徊，在約定目錄下創(chuàng)建臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)，監(jiān)聽(tīng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目是否是我們要求的數(shù)目逻澳。

第二類闸天，和分布式鎖服務(wù)中的控制時(shí)序場(chǎng)景基本原理一致，入列有編號(hào)斜做，出列按編號(hào)苞氮。

11.分布式與數(shù)據(jù)復(fù)制

Zookeeper作為一個(gè)集群提供一致的數(shù)據(jù)服務(wù)，自然瓤逼，它要在所有機(jī)器間做數(shù)據(jù)復(fù)制笼吟。數(shù)據(jù)復(fù)制的好處：

1、容錯(cuò)：一個(gè)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)霸旗，不致于讓整個(gè)系統(tǒng)停止工作贷帮，別的節(jié)點(diǎn)可以接管它的工作；

2定硝、提高系統(tǒng)的擴(kuò)展能力 ：把負(fù)載分布到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上皿桑，或者增加節(jié)點(diǎn)來(lái)提高系統(tǒng)的負(fù)載能力；

3蔬啡、提高性能：讓客戶端本地訪問(wèn)就近的節(jié)點(diǎn)诲侮，提高用戶訪問(wèn)速度。

從客戶端讀寫(xiě)訪問(wèn)的透明度來(lái)看箱蟆，數(shù)據(jù)復(fù)制集群系統(tǒng)分下面兩種：

1沟绪、寫(xiě)主(WriteMaster) ：對(duì)數(shù)據(jù)的修改提交給指定的節(jié)點(diǎn)。讀無(wú)此限制空猜，可以讀取任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)绽慈。這種情況下客戶端需要對(duì)讀與寫(xiě)進(jìn)行區(qū)別，俗稱讀寫(xiě)分離辈毯；

2坝疼、寫(xiě)任意(Write Any)：對(duì)數(shù)據(jù)的修改可提交給任意的節(jié)點(diǎn)，跟讀一樣谆沃。這種情況下钝凶，客戶端對(duì)集群節(jié)點(diǎn)的角色與變化透明。

對(duì)zookeeper來(lái)說(shuō)唁影，它采用的方式是寫(xiě)任意耕陷。通過(guò)增加機(jī)器掂名，它的讀吞吐能力和響應(yīng)能力擴(kuò)展性非常好，而寫(xiě)哟沫，隨著機(jī)器的增多吞吐能力肯定下降（這也是它建立observer的原因）饺蔑，而響應(yīng)能力則取決于具體實(shí)現(xiàn)方式，是延遲復(fù)制保持最終一致性嗜诀，還是立即復(fù)制快速響應(yīng)猾警。

12.Zookeeper角色描述

13.Zookeeper與客戶端

14.Zookeeper設(shè)計(jì)目的

1.最終一致性：client不論連接到哪個(gè)Server，展示給它都是同一個(gè)視圖裹虫，這是zookeeper最重要的性能肿嘲。

2.可靠性：具有簡(jiǎn)單、健壯筑公、良好的性能，如果消息被到一臺(tái)服務(wù)器接受尊浪，那么它將被所有的服務(wù)器接受匣屡。

3.實(shí)時(shí)性：Zookeeper保證客戶端將在一個(gè)時(shí)間間隔范圍內(nèi)獲得服務(wù)器的更新信息，或者服務(wù)器失效的信息拇涤。但由于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等原因捣作，Zookeeper不能保證兩個(gè)客戶端能同時(shí)得到剛更新的數(shù)據(jù)，如果需要最新數(shù)據(jù)鹅士，應(yīng)該在讀數(shù)據(jù)之前調(diào)用sync()接口券躁。

4.等待無(wú)關(guān)（wait-free）：慢的或者失效的client不得干預(yù)快速的client的請(qǐng)求，使得每個(gè)client都能有效的等待掉盅。

5.原子性：更新只能成功或者失敗也拜，沒(méi)有中間狀態(tài)。

6.順序性：包括全局有序和偏序兩種：全局有序是指如果在一臺(tái)服務(wù)器上消息a在消息b前發(fā)布趾痘，則在所有Server上消息a都將在消息b前被發(fā)布慢哈；偏序是指如果一個(gè)消息b在消息a后被同一個(gè)發(fā)送者發(fā)布，a必將排在b前面永票。

15.Zookeeper工作原理

Zookeeper 的核心是原子廣播卵贱，這個(gè)機(jī)制保證了各個(gè)Server之間的同步。實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制的協(xié)議叫做Zab協(xié)議侣集。Zab協(xié)議有兩種模式键俱，它們分別是恢復(fù)模式（選主）和廣播模式（同步）。當(dāng)服務(wù)啟動(dòng)或者在領(lǐng)導(dǎo)者崩潰后世分，Zab就進(jìn)入了恢復(fù)模式编振，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者被選舉出來(lái)，且大多數(shù)Server完成了和 leader的狀態(tài)同步以后罚攀，恢復(fù)模式就結(jié)束了党觅。狀態(tài)同步保證了leader和Server具有相同的系統(tǒng)狀態(tài)雌澄。

為了保證事務(wù)的順序一致性，zookeeper采用了遞增的事務(wù)id號(hào)（zxid）來(lái)標(biāo)識(shí)事務(wù)杯瞻。所有的提議（proposal）都在被提出的時(shí)候加上了zxid镐牺。實(shí)現(xiàn)中zxid是一個(gè)64位的數(shù)字，它高32位是epoch用來(lái)標(biāo)識(shí)leader關(guān)系是否改變魁莉，每次一個(gè)leader被選出來(lái)睬涧，它都會(huì)有一個(gè)新的epoch，標(biāo)識(shí)當(dāng)前屬于那個(gè)leader的統(tǒng)治時(shí)期旗唁。低32位用于遞增計(jì)數(shù)畦浓。

16.Zookeeper 下 Server工作狀態(tài)

每個(gè)Server在工作過(guò)程中有三種狀態(tài)：

LOOKING：當(dāng)前Server不知道leader是誰(shuí)，正在搜尋

LEADING：當(dāng)前Server即為選舉出來(lái)的leader

FOLLOWING：leader已經(jīng)選舉出來(lái)检疫，當(dāng)前Server與之同步

17.Zookeeper選主流程(basic paxos)

當(dāng)leader崩潰或者leader失去大多數(shù)的follower讶请，這時(shí)候zk進(jìn)入恢復(fù)模式，恢復(fù)模式需要重新選舉出一個(gè)新的leader屎媳，讓所有的Server都恢復(fù)到一個(gè)正確的狀態(tài)夺溢。Zk的選舉算法有兩種：一種是基于basic paxos實(shí)現(xiàn)的，另外一種是基于fast paxos算法實(shí)現(xiàn)的烛谊。系統(tǒng)默認(rèn)的選舉算法為fast paxos风响。

1.選舉線程由當(dāng)前Server發(fā)起選舉的線程擔(dān)任，其主要功能是對(duì)投票結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)丹禀，并選出推薦的Server状勤；

2.選舉線程首先向所有Server發(fā)起一次詢問(wèn)(包括自己)；

3.選舉線程收到回復(fù)后双泪，驗(yàn)證是否是自己發(fā)起的詢問(wèn)(驗(yàn)證zxid是否一致)持搜，然后獲取對(duì)方的id(myid)，并存儲(chǔ)到當(dāng)前詢問(wèn)對(duì)象列表中攒读，最后獲取對(duì)方提議的leader相關(guān)信息(id,zxid)朵诫，并將這些信息存儲(chǔ)到當(dāng)次選舉的投票記錄表中；

4.收到所有Server回復(fù)以后薄扁，就計(jì)算出zxid最大的那個(gè)Server剪返，并將這個(gè)Server相關(guān)信息設(shè)置成下一次要投票的Server；

5.線程將當(dāng)前zxid最大的Server設(shè)置為當(dāng)前Server要推薦的Leader邓梅，如果此時(shí)獲勝的Server獲得n/2 + 1的Server票數(shù)脱盲，設(shè)置當(dāng)前推薦的leader為獲勝的Server，將根據(jù)獲勝的Server相關(guān)信息設(shè)置自己的狀態(tài)日缨，否則钱反，繼續(xù)這個(gè)過(guò)程，直到leader被選舉出來(lái)。 通過(guò)流程分析我們可以得出：要使Leader獲得多數(shù)Server的支持面哥，則Server總數(shù)必須是奇數(shù)2n+1哎壳，且存活的Server的數(shù)目不得少于n+1. 每個(gè)Server啟動(dòng)后都會(huì)重復(fù)以上流程。在恢復(fù)模式下尚卫，如果是剛從崩潰狀態(tài)恢復(fù)的或者剛啟動(dòng)的server還會(huì)從磁盤(pán)快照中恢復(fù)數(shù)據(jù)和會(huì)話信息归榕，zk會(huì)記錄事務(wù)日志并定期進(jìn)行快照，方便在恢復(fù)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)恢復(fù)吱涉。選主的具體流程圖所示：

18.Zookeeper選主流程（fast paxos）

fast paxos流程是在選舉過(guò)程中刹泄，某Server首先向所有Server提議自己要成為leader，當(dāng)其它Server收到提議以后怎爵，解決epoch和 zxid的沖突特石，并接受對(duì)方的提議，然后向?qū)Ψ桨l(fā)送接受提議完成的消息鳖链，重復(fù)這個(gè)流程姆蘸，最后一定能選舉出Leader。

19.Zookeeper同步流程

選完Leader以后芙委，zk就進(jìn)入狀態(tài)同步過(guò)程乞旦。

1. Leader等待server連接；

2 .Follower連接leader题山，將最大的zxid發(fā)送給leader；

3 .Leader根據(jù)follower的zxid確定同步點(diǎn)故痊；

4 .完成同步后通知follower 已經(jīng)成為uptodate狀態(tài)顶瞳；

5 .Follower收到uptodate消息后，又可以重新接受client的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)了愕秫。

20.Zookeeper工作流程-Leader

1 .恢復(fù)數(shù)據(jù)慨菱；

2 .維持與Learner的心跳，接收Learner請(qǐng)求并判斷Learner的請(qǐng)求消息類型戴甩；

3 .Learner的消息類型主要有PING消息符喝、REQUEST消息、ACK消息甜孤、REVALIDATE消息协饲，根據(jù)不同的消息類型，進(jìn)行不同的處理缴川。

PING 消息是指Learner的心跳信息茉稠；

REQUEST消息是Follower發(fā)送的提議信息，包括寫(xiě)請(qǐng)求及同步請(qǐng)求把夸；

ACK消息是 Follower的對(duì)提議的回復(fù)而线，超過(guò)半數(shù)的Follower通過(guò)，則commit該提議；

REVALIDATE消息是用來(lái)延長(zhǎng)SESSION有效時(shí)間膀篮。

21.Zookeeper工作流程-Follower

Follower主要有四個(gè)功能：

1.向Leader發(fā)送請(qǐng)求（PING消息嘹狞、REQUEST消息、ACK消息誓竿、REVALIDATE消息）磅网；

2.接收Leader消息并進(jìn)行處理；

3.接收Client的請(qǐng)求烤黍，如果為寫(xiě)請(qǐng)求知市，發(fā)送給Leader進(jìn)行投票；

4.返回Client結(jié)果速蕊。

Follower的消息循環(huán)處理如下幾種來(lái)自Leader的消息：

1 .PING消息： 心跳消息嫂丙；

2 .PROPOSAL消息：Leader發(fā)起的提案，要求Follower投票规哲；

3 .COMMIT消息：服務(wù)器端最新一次提案的信息跟啤；

4 .UPTODATE消息：表明同步完成；

5 .REVALIDATE消息：根據(jù)Leader的REVALIDATE結(jié)果唉锌，關(guān)閉待revalidate的session還是允許其接受消息隅肥；

6 .SYNC消息：返回SYNC結(jié)果到客戶端，這個(gè)消息最初由客戶端發(fā)起袄简，用來(lái)強(qiáng)制得到最新的更新腥放。

好了，以上就是我對(duì)zookeeper的 理解了绿语，以后我還會(huì)繼續(xù)為大家更新新的技術(shù)請(qǐng)大家期待吧Ｍ褐ⅰ！吕粹！