三、Zookeeper内部原理

3.1 选举机制（重点）

• 半数机制：集群中半数以上机器存活，集群可用。所以Zookeeper适合安装奇数台服务器。

• Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定Master和Slave。但是，Zookeeper工作时，是有一个节点为Leader，其他则为Follower，Leader是通过内部的选举机制临时产生的。

• 以一个简单的例子来说明整个选举的过程。

假设有五台服务器组成的Zookeeper集群，它们的id从1-5，同时它们都是最新启动的，也就是没有历史数据，在存放数据量这一点上，都是一样的。假设这些服务器依序启动，来看看会发生什么，如图所示。

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1. 服务器1启动，此时只有它一台服务器启动了，它发出去的报文没有任何响应，所以它的选举状态一直是LOOKING状态。
2. 服务器2启动，它与最开始启动的服务器1进行通信，互相交换自己的选举结果，由于两者都没有历史数据，所以id值较大的服务器2胜出，但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3)，所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。
3. 服务器3启动，根据前面的理论分析，服务器3成为服务器1、2、3中的老大，而与上面不同的是，此时有三台服务器选举了它，所以它成为了这次选举的Leader。
4. 服务器4启动，根据前面的分析，理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的，但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3，所以它只能接收当小弟的命了。
5. 服务器5启动，同4一样当小弟。

3.2 节点类型

• Znode有两种类型：

短暂（ephemeral）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点自动删除

持久（persistent）：客户端和服务器端断开连接后，创建的节点不删除

• Znode有四种形式的目录节点（默认是persistent ）

（1）持久化目录节点（PERSISTENT）

​ 客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在

（2）持久化顺序编号目录节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）

​ 客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

（3）临时目录节点（EPHEMERAL）

客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除

（4）临时顺序编号目录节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）

客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

• 创建znode时设置顺序标识，znode名称后会附加一个值，顺序号是一个单调递增的计数器，由父节点维护

• 在分布式系统中，顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序，这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序

3.3 Stat结构体

1. czxid-创建节点的事务zxid

2. 每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳，也就是ZooKeeper事务ID。

3. 事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid，如果zxid1小于zxid2，那么zxid1在zxid2之前发生。

4. ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)

5. mzxid - znode最后更新的事务zxid

6. mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)

7. pZxid-znode最后更新的子节点zxid

8. cversion - znode子节点变化号，znode子节点修改次数

9. dataversion - znode数据变化号

10. aclVersion - znode访问控制列表的变化号

11. ephemeralOwner- 如果是临时节点，这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。

12. dataLength- znode的数据长度

13. numChildren - znode子节点数量

3.4 监听器原理（重点）

• 监听原理详解：

1）首先要有一个main()线程

2）在main线程中创建Zookeeper客户端，这时就会创建两个线程，一个负责网络连接通信（connet），一个负责监听（listener）。

3）通过connect线程将注册的监听事件发送给Zookeeper。

4）在Zookeeper的注册监听器列表中将注册的监听事件添加到列表中。

5）Zookeeper监听到有数据或路径变化，就会将这个消息发送给listener线程。

6）listener线程内部调用了process（）方法。

• 常见的监听

（1）监听节点数据的变化：

get path [watch]

（2）监听子节点增减的变化

ls path [watch]

3.5 写数据流程

1. Client 向 ZooKeeper 的 Server1 上写数据，发送一个写请求。
2. 如果Server1不是Leader，那么Server1 会把接受到的请求进一步转发给Leader，因为每个ZooKeeper的Server里面有一个是Leader。这个Leader 会将写请求广播给各个Server，比如Server1和Server2，各个Server写成功后就会通知Leader。
3. 当Leader收到大多数 Server 数据写成功了，那么就说明数据写成功了。如果这里三个节点的话，只要有两个节点数据写成功了，那么就认为数据写成功了。写成功之后，Leader会告诉Server1数据写成功了。
4. Server1会进一步通知 Client 数据写成功了，这时就认为整个写操作成功。ZooKeeper 整个写数据流程就是这样的。