1.ZooKeeper是什么秧骑？

ZooKeeper是一個分布式的，開放源碼的分布式應(yīng)用程序協(xié)調(diào)服務(wù)绒疗，是Google的Chubby一個開源的實現(xiàn)吓蘑，它是集群的管理者，監(jiān)視著集群中各個節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)節(jié)點提交的反饋進(jìn)行下一步合理操作。最終樱衷，將簡單易用的接口和性能高效矩桂、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)

每個子目錄項如 NameService 都被稱作為znode雹锣，和文件系統(tǒng)一樣癞蚕，我們能夠自由的增加、刪除znode攒射，在一個znode下增加恒水、刪除子znode，唯一的不同在于znode是可以存儲數(shù)據(jù)的咧最。?

有四種類型的znode：?

1御雕、PERSISTENT-持久化目錄節(jié)點?

客戶端與zookeeper斷開連接后饮笛，該節(jié)點依舊存在?

2、PERSISTENT_SEQUENTIAL-持久化順序編號目錄節(jié)點?

客戶端與zookeeper斷開連接后摄狱，該節(jié)點依舊存在，只是Zookeeper給該節(jié)點名稱進(jìn)行順序編號?

3祝谚、EPHEMERAL-臨時目錄節(jié)點?

客戶端與zookeeper斷開連接后酣衷，該節(jié)點被刪除?

4、EPHEMERAL_SEQUENTIAL-臨時順序編號目錄節(jié)點?

客戶端與zookeeper斷開連接后席爽，該節(jié)點被刪除啊片，只是Zookeeper給該節(jié)點名稱進(jìn)行順序編號?

4.Zookeeper通知機(jī)制

客戶端注冊監(jiān)聽它關(guān)心的目錄節(jié)點紫谷，當(dāng)目錄節(jié)點發(fā)生變化（數(shù)據(jù)改變、被刪除祖驱、子目錄節(jié)點增加刪除）時瞒窒，zookeeper會通知客戶端崇裁。

5.Zookeeper做了什么？

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

6.Zookeeper命名服務(wù)

在zookeeper的文件系統(tǒng)里創(chuàng)建一個目錄醒颖，即有唯一的path壳炎。在我們使用tborg無法確定上游程序的部署機(jī)器時即可與下游程序約定好path匿辩，通過path即能互相探索發(fā)現(xiàn)。

7.Zookeeper的配置管理

程序總是需要配置的挺庞，如果程序分散部署在多臺機(jī)器上稼病，要逐個改變配置就變得困難∫从悖現(xiàn)在把這些配置全部放到zookeeper上去戏挡，保存在 Zookeeper 的某個目錄節(jié)點中晨仑，然后所有相關(guān)應(yīng)用程序?qū)@個目錄節(jié)點進(jìn)行監(jiān)聽，一旦配置信息發(fā)生變化妥凳，每個應(yīng)用程序就會收到 Zookeeper 的通知答捕，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

所謂集群管理無在乎兩點：是否有機(jī)器退出和加入噪珊、選舉master齐莲。?

對于第一點选酗，所有機(jī)器約定在父目錄GroupMembers下創(chuàng)建臨時目錄節(jié)點，然后監(jiān)聽父目錄節(jié)點的子節(jié)點變化消息呜叫。一旦有機(jī)器掛掉殿衰，該機(jī)器與 zookeeper的連接斷開闷祥，其所創(chuàng)建的臨時目錄節(jié)點被刪除，所有其他機(jī)器都收到通知：某個兄弟目錄被刪除箱硕，于是悟衩，所有人都知道：它上船了辛块。

新機(jī)器加入也是類似蛇损，所有機(jī)器收到通知：新兄弟目錄加入舰罚，highcount又有了，對于第二點赏陵，我們稍微改變一下饲漾，所有機(jī)器創(chuàng)建臨時順序編號目錄節(jié)點，每次選取編號最小的機(jī)器作為master就好吃型。

9.Zookeeper分布式鎖

有了zookeeper的一致性文件系統(tǒng)勤晚，鎖的問題變得容易泉褐。鎖服務(wù)可以分為兩類膜赃，一個是保持獨占，另一個是控制時序端铛。?

對于第一類疲眷，我們將zookeeper上的一個znode看作是一把鎖，通過createznode的方式來實現(xiàn)夕膀。所有客戶端都去創(chuàng)建 /distribute_lock 節(jié)點产舞，最終成功創(chuàng)建的那個客戶端也即擁有了這把鎖菠剩。用完刪除掉自己創(chuàng)建的distribute_lock 節(jié)點就釋放出鎖。?

對于第二類准颓， /distribute_lock 已經(jīng)預(yù)先存在，所有客戶端在它下面創(chuàng)建臨時順序編號目錄節(jié)點炮赦，和選master一樣吠勘，編號最小的獲得鎖峡眶，用完刪除，依次方便峭拘。

10.Zookeeper隊列管理

兩種類型的隊列：

1鸡挠、同步隊列搬男，當(dāng)一個隊列的成員都聚齊時止后，這個隊列才可用溜腐，否則一直等待所有成員到達(dá)。?

2歉糜、隊列按照 FIFO 方式進(jìn)行入隊和出隊操作匪补。?

第一類烂翰，在約定目錄下創(chuàng)建臨時目錄節(jié)點，監(jiān)聽節(jié)點數(shù)目是否是我們要求的數(shù)目踊兜。?

第二類佳恬，和分布式鎖服務(wù)中的控制時序場景基本原理一致，入列有編號垫言，出列按編號筷频。

11.分布式與數(shù)據(jù)復(fù)制?

Zookeeper作為一個集群提供一致的數(shù)據(jù)服務(wù)，自然笑陈，它要在所有機(jī)器間做數(shù)據(jù)復(fù)制涵妥。數(shù)據(jù)復(fù)制的好處：?

1坡锡、容錯：一個節(jié)點出錯，不致于讓整個系統(tǒng)停止工作帆锋，別的節(jié)點可以接管它的工作禽额；?

2脯倒、提高系統(tǒng)的擴(kuò)展能力 ：把負(fù)載分布到多個節(jié)點上，或者增加節(jié)點來提高系統(tǒng)的負(fù)載能力剪撬；?

3残黑、提高性能：讓客戶端本地訪問就近的節(jié)點斋否，提高用戶訪問速度。?

從客戶端讀寫訪問的透明度來看冰木，數(shù)據(jù)復(fù)制集群系統(tǒng)分下面兩種：?

1踊沸、寫主(WriteMaster) ：對數(shù)據(jù)的修改提交給指定的節(jié)點。讀無此限制评凝，可以讀取任何一個節(jié)點腺律。這種情況下客戶端需要對讀與寫進(jìn)行區(qū)別匀钧，俗稱讀寫分離；?

2日杈、寫任意(Write Any)：對數(shù)據(jù)的修改可提交給任意的節(jié)點莉擒，跟讀一樣瘫絮。這種情況下麦萤，客戶端對集群節(jié)點的角色與變化透明。

對zookeeper來說翅帜，它采用的方式是寫任意垛孔。通過增加機(jī)器周荐，它的讀吞吐能力和響應(yīng)能力擴(kuò)展性非常好僵娃，而寫默怨，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），而響應(yīng)能力則取決于具體實現(xiàn)方式愚屁，是延遲復(fù)制保持最終一致性霎槐，還是立即復(fù)制快速響應(yīng)。

12.Zookeeper角色描述

13.Zookeeper與客戶端

14.Zookeeper設(shè)計目的

1.最終一致性：client不論連接到哪個Server袭景，展示給它都是同一個視圖耸棒，這是zookeeper最重要的性能报辱。?

2.可靠性：具有簡單捏肢、健壯、良好的性能衣屏，如果消息被到一臺服務(wù)器接受狼忱，那么它將被所有的服務(wù)器接受一睁。?

3.實時性：Zookeeper保證客戶端將在一個時間間隔范圍內(nèi)獲得服務(wù)器的更新信息者吁，或者服務(wù)器失效的信息窘俺。但由于網(wǎng)絡(luò)延時等原因，Zookeeper不能保證兩個客戶端能同時得到剛更新的數(shù)據(jù)复凳，如果需要最新數(shù)據(jù)瘤泪，應(yīng)該在讀數(shù)據(jù)之前調(diào)用sync()接口。?

4.等待無關(guān)（wait-free）：慢的或者失效的client不得干預(yù)快速的client的請求育八，使得每個client都能有效的等待对途。?

5.原子性：更新只能成功或者失敗，沒有中間狀態(tài)髓棋。?

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服務(wù)器上消息a在消息b前發(fā)布实檀，則在所有Server上消息a都將在消息b前被發(fā)布；偏序是指如果一個消息b在消息a后被同一個發(fā)送者發(fā)布膳犹，a必將排在b前面恬吕。?

15.Zookeeper工作原理

Zookeeper 的核心是原子廣播，這個機(jī)制保證了各個Server之間的同步须床。實現(xiàn)這個機(jī)制的協(xié)議叫做Zab協(xié)議币呵。Zab協(xié)議有兩種模式，它們分別是恢復(fù)模式（選主）和廣播模式（同步）侨颈。當(dāng)服務(wù)啟動或者在領(lǐng)導(dǎo)者崩潰后余赢，Zab就進(jìn)入了恢復(fù)模式，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者被選舉出來哈垢，且大多數(shù)Server完成了和 leader的狀態(tài)同步以后妻柒，恢復(fù)模式就結(jié)束了。狀態(tài)同步保證了leader和Server具有相同的系統(tǒng)狀態(tài)耘分。?

為了保證事務(wù)的順序一致性举塔，zookeeper采用了遞增的事務(wù)id號（zxid）來標(biāo)識事務(wù)。所有的提議（proposal）都在被提出的時候加上了zxid求泰。實現(xiàn)中zxid是一個64位的數(shù)字央渣，它高32位是epoch用來標(biāo)識leader關(guān)系是否改變，每次一個leader被選出來渴频，它都會有一個新的epoch芽丹，標(biāo)識當(dāng)前屬于那個leader的統(tǒng)治時期。低32位用于遞增計數(shù)卜朗。

16.Zookeeper 下 Server工作狀態(tài)

每個Server在工作過程中有三種狀態(tài)：?

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

LEADING：當(dāng)前Server即為選舉出來的leader

FOLLOWING：leader已經(jīng)選舉出來，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场钉，這時候zk進(jìn)入恢復(fù)模式蚊俺，恢復(fù)模式需要重新選舉出一個新的leader，讓所有的Server都恢復(fù)到一個正確的狀態(tài)逛万。Zk的選舉算法有兩種：一種是基于basic paxos實現(xiàn)的泳猬，另外一種是基于fast paxos算法實現(xiàn)的。系統(tǒng)默認(rèn)的選舉算法為fast paxos宇植。

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

2.選舉線程首先向所有Server發(fā)起一次詢問(包括自己)呛每；?

3.選舉線程收到回復(fù)后踩窖，驗證是否是自己發(fā)起的詢問(驗證zxid是否一致)坡氯，然后獲取對方的id(myid)，并存儲到當(dāng)前詢問對象列表中，最后獲取對方提議的leader相關(guān)信息(id,zxid)箫柳，并將這些信息存儲到當(dāng)次選舉的投票記錄表中手形；?

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

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，如果此時獲勝的Server獲得n/2 + 1的Server票數(shù)涮毫，設(shè)置當(dāng)前推薦的leader為獲勝的Server瞬欧，將根據(jù)獲勝的Server相關(guān)信息設(shè)置自己的狀態(tài)，否則罢防，繼續(xù)這個過程艘虎，直到leader被選舉出來。 通過流程分析我們可以得出：要使Leader獲得多數(shù)Server的支持咒吐，則Server總數(shù)必須是奇數(shù)2n+1野建，且存活的Server的數(shù)目不得少于n+1. 每個Server啟動后都會重復(fù)以上流程。在恢復(fù)模式下恬叹，如果是剛從崩潰狀態(tài)恢復(fù)的或者剛啟動的server還會從磁盤快照中恢復(fù)數(shù)據(jù)和會話信息候生，zk會記錄事務(wù)日志并定期進(jìn)行快照，方便在恢復(fù)時進(jìn)行狀態(tài)恢復(fù)绽昼。選主的具體流程圖所示：?

18.Zookeeper選主流程（fast paxos）

fast paxos流程是在選舉過程中唯鸭，某Server首先向所有Server提議自己要成為leader，當(dāng)其它Server收到提議以后硅确，解決epoch和 zxid的沖突肿孵，并接受對方的提議，然后向?qū)Ψ桨l(fā)送接受提議完成的消息疏魏，重復(fù)這個流程停做，最后一定能選舉出Leader。

19.Zookeeper同步流程

選完Leader以后大莫，zk就進(jìn)入狀態(tài)同步過程蛉腌。?

1. Leader等待server連接；?

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

3 .Leader根據(jù)follower的zxid確定同步點；?

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

5 .Follower收到uptodate消息后河咽，又可以重新接受client的請求進(jìn)行服務(wù)了。

20.Zookeeper工作流程-Leader

1 .恢復(fù)數(shù)據(jù)赋元；?

2 .維持與Learner的心跳忘蟹，接收Learner請求并判斷Learner的請求消息類型飒房；?

3 .Learner的消息類型主要有PING消息、REQUEST消息媚值、ACK消息狠毯、REVALIDATE消息，根據(jù)不同的消息類型褥芒，進(jìn)行不同的處理嚼松。?

PING 消息是指Learner的心跳信息；

REQUEST消息是Follower發(fā)送的提議信息锰扶，包括寫請求及同步請求献酗；

ACK消息是 Follower的對提議的回復(fù)，超過半數(shù)的Follower通過坷牛，則commit該提議凌摄；

REVALIDATE消息是用來延長SESSION有效時間。

21.Zookeeper工作流程-Follower

Follower主要有四個功能：?

1.向Leader發(fā)送請求（PING消息漓帅、REQUEST消息锨亏、ACK消息、REVALIDATE消息）忙干；?

2.接收Leader消息并進(jìn)行處理器予；?

3.接收Client的請求，如果為寫請求捐迫，發(fā)送給Leader進(jìn)行投票乾翔；

4.返回Client結(jié)果。?

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

1 .PING消息： 心跳消息施戴；?

2 .PROPOSAL消息：Leader發(fā)起的提案反浓，要求Follower投票；?

3 .COMMIT消息：服務(wù)器端最新一次提案的信息赞哗；?

4 .UPTODATE消息：表明同步完成雷则；?

5 .REVALIDATE消息：根據(jù)Leader的REVALIDATE結(jié)果，關(guān)閉待revalidate的session還是允許其接受消息肪笋；?

6 .SYNC消息：返回SYNC結(jié)果到客戶端月劈，這個消息最初由客戶端發(fā)起，用來強(qiáng)制得到最新的更新藤乙。

好了猜揪，以上就是我對zookeeper的 理解了，以后我還會繼續(xù)為大家更新新的技術(shù)請大家期待吧Ｌ沉骸６恪！