1瞧省、Zookeeper定義
Zookeeper是一種分布式協(xié)調(diào)服務。所謂分布式協(xié)調(diào)服務就是在分布式系統(tǒng)中共享配置遵倦、協(xié)調(diào)鎖資源，提供命名服務官撼。
2梧躺、Zookeeper的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Zookeeper的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當中的樹類似，很像文件系統(tǒng)的目錄傲绣。Zookeeper的數(shù)據(jù)存儲也是基于節(jié)點掠哥，這種節(jié)點叫做Znode。Znode的引用方式是路徑引用秃诵，類似于文件路徑：/動物/人
- data：Znode存儲的數(shù)據(jù)信息嗤练。
- ACL：Znode的訪問權(quán)限榛了，即哪些人/IP可以訪問本節(jié)點。
- stat：包含Znode的各種元數(shù)據(jù)煞抬，如事務ID霜大、版本號、時間戳等革答。
- child：當前節(jié)點的子節(jié)點引用战坤，類似于二叉樹的左孩子右孩子。
3残拐、Zookeeper的基本操作和事件通知
常見的API：
create 創(chuàng)建節(jié)點
delete 刪除節(jié)點
exists 判斷節(jié)點是否存在
getData 獲取一個節(jié)點的數(shù)據(jù)
getChildren 獲取節(jié)點下的所有節(jié)點
Zookeeper客戶端在請求讀操作的時候途茫，可以選擇是否設置Watch。Watch理解成是注冊在特定Znode上的觸發(fā)器溪食。當這個Znode發(fā)生改變囊卜，即調(diào)用了create、delete错沃、setData方法時栅组，會觸發(fā)Znode上注冊的對應事件，請求Watch的客戶端會接收到異步通知枢析。
具體交互過程：
1玉掸、客戶端調(diào)用getData方法，watch參數(shù)是true醒叁。服務端接到請求司浪，返回節(jié)點數(shù)據(jù)泊业。并且在對應的哈希表里插入被Watch的Znode路徑，以及Watcher數(shù)組断傲。
2脱吱、當被Watch的Znode已刪除，服務端會查找哈希表认罩，根據(jù)key找到該Znode對應的所有Watcher，異步通知客戶端续捂，并且刪除哈希表中對應的Key-Value垦垂。
4、集群角色
- Leader：負責寫服務
- Follower：直接為客戶端提供服務牙瓢，參與投票劫拗，同時與Leader進行數(shù)據(jù)交換（同步）
- Observer：為客戶端提供服務，但不參與投票矾克，同時與Leader進行數(shù)據(jù)交換（同步）
客戶端的一個事務請求页慷，需要半數(shù)服務器投票通過后才能通知leader commit；leader會發(fā)起一個提案胁附，要求follower投票酒繁。
5、Zookeeper集群
為了防止單機故障控妻，Zookeeper可以維護一個集群州袒。Zookeeper Service集群時一主多從結(jié)構(gòu)。
更新數(shù)據(jù)時弓候，先更新到主節(jié)點（節(jié)點指服務器郎哭，而不是Znode），再同步到從節(jié)點菇存。
讀取數(shù)據(jù)時夸研，直接讀取任意從節(jié)點。
6依鸥、ZAB協(xié)議
為保證主從節(jié)點的數(shù)據(jù)一致性亥至，Zookeeper采用了ZAB協(xié)議，這種協(xié)議非常類似于一致性算法Paxos和Raft毕籽。
ZAB即Zookeeper Atomic Broadcast抬闯，有效解決了Zookeeper集群崩潰恢復以及主從同步數(shù)據(jù)的問題。
Zab協(xié)議既不是強一致性关筒，也不是弱一致性溶握，而是處于兩者之間的單調(diào)一致性。它依靠事務ID和版本號蒸播，保證了數(shù)據(jù)的更新和讀取是有序的睡榆。
ZAB協(xié)議所的三種節(jié)點狀態(tài)：
1）Looking：選舉狀態(tài)
2）Following：Follower節(jié)點（從節(jié)點）所處的狀態(tài)
3）Leading：Leader節(jié)點（主節(jié)點）所處狀態(tài)
7萍肆、選舉算法
三種算法：leaderElection/AuthFastLeaderElection/FastLeaderElection
8、ZAB崩潰恢復的三個階段
1）Leader election
3）Discovery
4）Synchronization
9胀屿、Broadcast
Zookeeper常規(guī)情況下更新數(shù)據(jù)的時候塘揣，由Leader廣播到所有Follower。其過程如下：
1）客戶端發(fā)出寫入數(shù)據(jù)請求給任意Follower
2）Follower把寫入數(shù)據(jù)請求轉(zhuǎn)發(fā)給Leader
3）Leader采用二階段提交方式宿崭，先發(fā)送Propose廣播給Follower亲铡。
4）Follower接到Propose消息，寫入日志成功后葡兑，返回ACK消息給Leader
5）Leader接到半數(shù)以上ACK消息奖蔓，返回成功給客戶端，并且廣播Commit請求給Follower讹堤。
10吆鹤、應用場景
- 分布式鎖
利用Zookeeper的臨時有序節(jié)點，可以輕松實現(xiàn)分布式鎖洲守。 - 服務注冊與發(fā)現(xiàn)
利用Znode和Watcher（Watch的客戶端）可以實現(xiàn)分布式服務的注冊與發(fā)現(xiàn)疑务。dubbo框架就是用它來充當注冊中心的。 - 共享配置和狀態(tài)信息
Redis的分布式解決方案Codis梗醇，就利用了Zookeeper來存放數(shù)據(jù)路由表和codis-proxy節(jié)點的元信息知允。同時codis-config發(fā)起的命令都會通過ZooKeeper同步到各個存活的codis-proxy。此外Kafka婴削、HBase廊镜、Hadoop也都依靠Zookeeper同步節(jié)點信息，實現(xiàn)高可用唉俗。
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