zookeeper推薦本書《分布式一致性原理與實踐》作者倪超一喘，相比較與是市面上爛大街的技術(shù)書籍茶行，這本關(guān)于zookeeper的書寫的算是很好評的了夺饲。
Zookeeper是分布式一致性問題的工業(yè)解決方案胡陪，是Apache Hadoop下解決分布式一致性的一個組件件舵，后被分離出來成為Apache的頂級項目。
工程來源：是雅虎公司內(nèi)部項目她倘，據(jù)說雅虎內(nèi)部很多項目都是以動物命名璧微，這個動物管理員的名字起的很是形象，被開源出來后得到開源社區(qū)的快速推進硬梁，服務(wù)端Java語言實現(xiàn)前硫，棒，git有3000+的star https://github.com/apache/zookeeper
集群的角色荧止，比較典型的是Master/Slave(主備模式)屹电，zk中的概念跟這個不一樣，包含Leader跃巡、Follower危号、Observer三個角色，leader提供讀和寫的能力素邪，follower只對外提供讀的能力外莲。
會話（session），客戶端跟服務(wù)端交互，是先與服務(wù)端建立一個TCP長連接偷线，會話開始磨确，通過心跳檢測與服務(wù)端保持會話有效，向服務(wù)端發(fā)送請求和接收相應(yīng)
zk將所有的數(shù)據(jù)都加載在內(nèi)存一份声邦，同時有事務(wù)日志文件（持久化文件）乏奥，服務(wù)端會定時dump快照數(shù)據(jù)，重啟機器的時候會根據(jù)快照和事務(wù)日志恢復(fù)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)亥曹，這跟redis的AOF和RDB概念類似英融。
zk上的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)跟linux文件系統(tǒng)很像，是個樹狀結(jié)構(gòu)
節(jié)點類型包括是持久型節(jié)點歇式，順序持久型節(jié)點，臨時節(jié)點胡野，順序臨時節(jié)點材失。其中臨時節(jié)點特性就是創(chuàng)建它的主體消失后，它就跟著消失了硫豆。后續(xù)的應(yīng)用就是利用的節(jié)點的特性實現(xiàn)的龙巨。
事件監(jiān)聽器（watcher），這個應(yīng)該是zookeeper最重要的概念之一了熊响，zk允許用戶在特定的節(jié)點（znode）上注冊watcher旨别，并且在特定事件觸發(fā)的時候，zk服務(wù)端會將事件通知到感興趣的客戶端上汗茄。
偽集群的搭建：
1.拷貝三份文件文件
2.修改配置zoo.cfg秸弛，區(qū)別出日志目錄和端口號，dataDir文件下添加表示機器號的文件myid
3.集群配置列表洪碳，第一個端口機器間業(yè)務(wù)通訊的端口递览，第二個端口是用來進行l(wèi)eader選舉的端口
4.分別啟動三臺服務(wù)器
啟動成功后，命令行連接zk瞳腌，可以用指令做些增刪改查的操作
telnet 127.0.0.1 2181
stat可以看集群的狀態(tài)信息
每次事務(wù)操作绞铃，會在dataDir的目錄下的事務(wù)日志，是序列化的二進制文件嫂侍，zookeeper提供了查看事務(wù)日志的工具類LogFormatter
Java客戶端使用
1儿捧、zookeeper自帶的
2、開源的客戶端ZkClient挑宠，實現(xiàn)session超時重連菲盾，watcher反復(fù)注冊的功能，簡化開發(fā)人員的使用
3各淀、開源客戶端Crurator亿汞，解決底層的細節(jié)開發(fā)工作，目前是apache的頂級項目揪阿，是使用最廣泛的zk客戶端疗我。github1.7star 傳送門https://github.com/Netflix/curator咆畏，官網(wǎng)傳送門http://curator.apache.org/
（1）提供了可讀性更新的api接口
（2）提供了各種應(yīng)用場景的抽象封裝（共享鎖服務(wù)、Master選舉機制吴裤，分布式計數(shù)器等）
（3）guava is to java what cruator is to zookeeper
zookeeper應(yīng)用場景
利用zookeeper的特性旧找，可以比較方便的構(gòu)建分布式應(yīng)用會涉及的核心功能，比如：
配置中心麦牺、命名服務(wù)钮蛛、分布式協(xié)調(diào)/通知、集群的管理剖膳、master選舉魏颓、分布式鎖等
以下應(yīng)用基本基于zookeeper的兩大特性實現(xiàn)
1、客戶端如果對zookeeper的一個數(shù)據(jù)節(jié)點注冊watcher監(jiān)聽吱晒，那么當(dāng)該數(shù)據(jù)節(jié)點的內(nèi)容或其子節(jié)點的列表發(fā)生變更是甸饱，zookeeper服務(wù)器就會想訂閱的客戶端發(fā)送變更通知
2、對在zookeeper上創(chuàng)建的臨時節(jié)點（sequent類型）仑濒，一旦客戶端與服務(wù)器之間的回話失效叹话，那么臨時節(jié)點會被自動清除
--配置中心：
zookeeper利用推拉結(jié)合的方式，客戶端向服務(wù)端注冊自己需要關(guān)注的節(jié)點墩瞳，一旦該數(shù)據(jù)發(fā)生變更驼壶，那么服務(wù)器就會向相應(yīng)的客戶端發(fā)送watcher時間通知，客戶收到這個消息通知之后喉酌，再主動到服務(wù)端獲取最新的數(shù)據(jù)热凹。即回調(diào)的event中包含具體的數(shù)據(jù)。這個應(yīng)用的的業(yè)務(wù)員特點：
1.數(shù)據(jù)不經(jīng)常變化
2.數(shù)據(jù)量通常比較小泪电，保存的內(nèi)存里碌嘀，訪問很快
3.配置動態(tài)變化，不需要重啟機器歪架，數(shù)據(jù)變化股冗，會通知相應(yīng)的客戶端
4.集群共享配置，一致
比如數(shù)據(jù)庫連接的配置和蚪，業(yè)務(wù)的開關(guān)止状，甚至一些數(shù)據(jù)量小，不經(jīng)常變的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)如彈窗文案攒霹，活動文案也放里邊怯疤，用于快速迭代實現(xiàn)功能。
--命名服務(wù)
利用zookeeper的順序節(jié)點催束，樹形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)特點集峦。實現(xiàn)命名服務(wù)
1、比如RPC框架中，每個服務(wù)在zookeeper中對應(yīng)一個節(jié)點（serviceName）塔淤，節(jié)點下存放這個服務(wù)所用到的資源摘昌，比如部署的ip列表，接口列表高蜂。
這樣RPC的客戶端只需要傳對應(yīng)的服務(wù)名字聪黎，和接口，就能找到對應(yīng)的服務(wù)备恤。
2稿饰、全局唯一id的生成，UUID（通用的唯一標識碼）可以實現(xiàn)露泊，但是他的缺點是：
太長喉镰，包含32位字符和4個短線字符串
看不出業(yè)務(wù)含義，不方便排查問題
使用zookeeper實現(xiàn)：
不同的業(yè)務(wù)下創(chuàng)建一個節(jié)點惭笑，具體的節(jié)點下用zk的順序節(jié)點(sequent)生成id當(dāng)做這個業(yè)務(wù)的全局唯一id使用
--分布式通知/協(xié)調(diào)
ZooKeeper中特有watcher注冊與異步通知機制侣姆，能夠很好的實現(xiàn)分布式環(huán)境下不同系統(tǒng)之間的通知與協(xié)調(diào)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)變更的實時處理脖咐。使用方法通常是不同系統(tǒng)都對ZK上同一個znode進行注冊，監(jiān)聽znode的變化（包括znode本身內(nèi)容及子節(jié)點的）汇歹，其中一個系統(tǒng)update了znode屁擅，那么另一個系統(tǒng)能夠收到通知，并作出相應(yīng)處理产弹。應(yīng)用：
心跳檢測機制：傳統(tǒng)的方式是ping派歌，復(fù)雜的話是建立長連接檢測系統(tǒng)和被檢測系統(tǒng)之間并不直接關(guān)聯(lián)起來，而是通過zookeeper上某個節(jié)點關(guān)聯(lián)痰哨，大大減少系統(tǒng)耦合
系統(tǒng)調(diào)度模式：某系統(tǒng)由控制臺和推送系統(tǒng)兩部分組成胶果，控制臺的職責(zé)是控制推送系統(tǒng)進行相應(yīng)的推送工作。管理人員在控制臺作的一些操作斤斧，實際上是修改了ZK上某些節(jié)點的狀態(tài)早抠，而ZK就把這些變化通知給他們注冊Watcher的客戶端，即推送系統(tǒng)撬讽，于是蕊连，作出相應(yīng)的推送任務(wù)
作匯報模式：一些類似于任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)，子任務(wù)啟動后游昼，到ZK來注冊一個臨時節(jié)點甘苍，并且定時將自己的進度進行匯報（將進度寫回這個臨時節(jié)點），
總之烘豌，使用zookeeper來進行分布式通知和協(xié)調(diào)能夠大大降低系統(tǒng)之間的耦合载庭。
--分布式鎖
這個應(yīng)用主要得益于ZooKeeper為我們保證了數(shù)據(jù)的強一致性，即用戶只要完全相信每時每刻，zk集群中任意節(jié)點（一個zk server）上的相同znode的數(shù)據(jù)是一定是相同的囚聚。一個節(jié)點要么創(chuàng)建成功靖榕，要么失敗，并且只由一個客戶端創(chuàng)建靡挥。
獨占鎖：
保持獨占序矩，就是所有試圖來獲取這個鎖的客戶端，最終只有一個可以成功獲得這把鎖跋破。通常的做法是把ZK上的一個znode看作是一把鎖簸淀，通過create znode的方式來實現(xiàn)。所有客戶端都去創(chuàng)建/distribute_lock節(jié)點毒返，最終成功創(chuàng)建的那個客戶端也即擁有了這把鎖租幕。
共享時序控制鎖：
Zookeeper卻很容易實現(xiàn)這個功能，實現(xiàn)方式也是需要獲得鎖的Server創(chuàng)建一個EPHEMERAL_SEQUENTIAL目錄節(jié)點拧簸，然后調(diào)用getChildren方法獲取當(dāng)前的目錄節(jié)點列表中最小的目錄節(jié)點是不是就是自己創(chuàng)建的目錄節(jié)點劲绪，如果正是自己創(chuàng)建的，那么它就獲得了這個鎖盆赤，如果不是那么它就調(diào)用exists(String path, boolean watch)方法并監(jiān)控Zookeeper上目錄節(jié)點列表的變化贾富，一直到自己創(chuàng)建的節(jié)點是列表中最小編號的目錄節(jié)點，從而獲得鎖牺六，釋放鎖很簡單颤枪，只要刪除前面它自己所創(chuàng)建的目錄節(jié)點就行了。
--master選舉
有個容易理解的方案淑际，依靠關(guān)系型數(shù)據(jù)庫主鍵的特性畏纲，集群的機器同時往一張表里插入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫會自動進行主鍵沖突檢查春缕，可以選擇插入成功的客戶端作為master
這種方式存在一個問題就是盗胀，master機器掛了，沒有人通知
zk實現(xiàn)可以方便做到這一點：
zk的創(chuàng)建節(jié)點api接口锄贼，具有強一致性票灰，能夠保證客戶端并發(fā)創(chuàng)建的時候，最終一定只有一個客戶端創(chuàng)建成功宅荤。
1.客戶端集群每天定時往/master_election/（當(dāng)天日期）2017-03-24/binding創(chuàng) 建臨時節(jié)點米间，只有一個成功，為master
2.創(chuàng)建失敗的在/master_election/（當(dāng)天日期）2017-03-24 注冊監(jiān)聽事件膘侮，當(dāng)master掛了屈糊，其余機器收到通知，重新進行選舉
--集群管理
應(yīng)用舉例：集群機器存活性監(jiān)控系統(tǒng)琼了，例如
監(jiān)控系統(tǒng)在/clusterServers節(jié)點注冊一個watcher監(jiān)聽逻锐，那么但凡進行動態(tài)添加機器的操作夫晌，就在/clusterServers下創(chuàng)建一個臨時節(jié)點， /clusterServers/ip昧诱。
這樣監(jiān)控系統(tǒng)就能夠?qū)崟r的檢測到機器的變動晓淀，通過getChild方法獲取所有的臨時節(jié)點，來判斷增加的機器盏档。
當(dāng)有機器down調(diào)或者手動下線凶掰，相應(yīng)臨時節(jié)點會消失，監(jiān)控系統(tǒng)也會接收到蜈亩，來處理監(jiān)控服務(wù)的具體業(yè)務(wù)
具體服務(wù)器部署agent實現(xiàn)
zookeeper的HA設(shè)計實現(xiàn)
以上說了那么多犀利實用的應(yīng)用場景懦窘，它們依賴zookeeper，說明這些應(yīng)用服務(wù)的高可用性依賴的zookeeper本身的HA稚配。
zk的選舉算法
算法協(xié)議zab協(xié)議畅涂，“少數(shù)服從多數(shù)”協(xié)議一種
3.4.0版本之后Zookeeper只保留了TCP版本的FastLeaderElection選舉算法
分析選舉算法前，先熟悉了解下zk的一些術(shù)語定義解釋：
SID：服務(wù)器ID道川，在集群的配置文件里配置
ZXID：是一個事務(wù)ID午衰，用來唯一標示一次服務(wù)器狀態(tài)變更，集群中每臺機器上的ZXID可能不一樣
Vote：投票選舉冒萄，當(dāng)集群中機器發(fā)現(xiàn)自己無法檢測到leader的時候臊岸，開始嘗試進行投票
Quorum：過半機器數(shù)， quorum=（集群機器數(shù)）n/2+1尊流，比如集群數(shù)量是3帅戒， quorum=2
集群數(shù)量是4，quorum=2奠旺，集群數(shù)量是5蜘澜，quorum=3
當(dāng)哪些情況發(fā)生時會出發(fā)leader重新選舉呢施流？
當(dāng)zk的一臺服務(wù)器出現(xiàn)以下兩種情況的時候响疚，會進入leader選舉流程
1.加機器，服務(wù)器初始化
2.服務(wù)器運行期間無法和leader通信瞪醋，leader所在服務(wù)器down掉了
對于第一種情況忿晕，即已經(jīng)存在一臺leader服務(wù)器，當(dāng)改機器試圖去選舉leader的時候银受，會被告知當(dāng)前服務(wù)器的leader信息践盼，對于該機器僅僅需要和leader建立連接，并進行狀態(tài)同步即可
主要看下第二種情況：
有兩種情況導(dǎo)致集群不存在leader宾巍，一個是集群剛啟動初始化的時候咕幻，另一種情況是運行期間leader所在服務(wù)器掛了。無論哪種情況集群所有集群都處在一個找leader的狀態(tài)顶霞，稱作Looking狀態(tài)肄程，開始想其他機器發(fā)送消息投票
開始leader選舉投票的協(xié)議規(guī)則是怎樣呢锣吼？
1.投票的消息包含（SID，ZXID）
2.一開始試圖投自己蓝厌，把投票消息廣播出去
3.先比較ZXID玄叠，選擇ZXID大的
4.ZXID相等的，比較SID拓提，選擇SID大的
5.如果自己的值大于別的服務(wù)器廣播來的消息读恃，投票不做變更
6.反正，更換投票代态，開始第二輪投票寺惫，廣播出去投票信息
7.每輪結(jié)束統(tǒng)計投票，如果一臺服務(wù)器收到超過半數(shù)的相同投票胆数，那個這個服務(wù)器對用的SID機器為Leader
因此，一個錯誤的認識必尼，為了使zookeeper集群能順利的選出leader蒋搜，必須將zookeeper集群的服務(wù)器數(shù)部署為奇數(shù)。
從上邊例子能看出來部署任意臺機器都能夠正常選舉運行判莉。部署奇數(shù)臺是官方給的建議豆挽，因為奇數(shù)和奇數(shù)+1的容災(zāi)能力是一樣的。比如：
5臺服務(wù)器券盅，能夠?qū)?臺機器掛掉的情況進程容災(zāi)
6臺服務(wù)器帮哈，能夠?qū)?臺機器掛掉的情況進程容災(zāi)，如果掛掉3臺锰镀，剩下的機器就無法實現(xiàn)過半了娘侍。
