Zookeeper概述
zookeeper
是一个分布式协调服务的开源框架。主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题。
本质上是一个分布式的小文件存储系统，提供基于类似文件系统的目录树方式的数据存储。并且可以对树中的节点进行有效管理，从而用来维护和监控你存储的数据的状态变化。通过监控这些数据状态的变化，从而可以达到基于数据的集群管理。诸如：统一命名服务、分布式配置管理、分布式消息队列、分布式锁、分布式协调等功能。
Zookeeper特性
- 最终一致性： 每个server保存一份相同的数据脚本，client无论连接到哪个server，展示的数据都是一致的。
- 顺序性：包括全局有序和偏序两种，全局有序是指如果一台服务器上消息a在消息b前发布，则在所有server上消息a都将在消息b前被发布；偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布,a必将排在b的前面
- 高可用：如果消息被其中一台服务器接受，那么将被所有的服务器接受
- 原子性：一次数据更新要么成功(半数以上节点成功)，要么失败，不存在中间状态
- 实时性：Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失效的信息。
Zookeeper集群角色：
-
Leader：
Zookeeper集群工作的核心
事务请求(写操作)的唯一调度和处理者，保证集群事务处理的顺序性；集群内部各个服务器的调度者。
对于create,setData,delete等有写操作的请求，则需要统一转发给leader处理，leader需要决定编号，执行操作，这个过程为一个事务。
负责进行投票的发起和决议，更新系统状态
在一个集群中，应该只有一个leader，增加机器后，重启集群，应该最后重启leader
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Follower：
处理客户端非事务(读操作)请求，转发事务请求给Leader.
参与集群Leader选举投票。
用于接收客户端请求并向客户端返回结果，在选举过程中参与投票。
集群中的leader个数应该为奇数个
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Observer：
观察者角色，观察Zookeeper集群的最新状态变化并将这些变化同步过来，其对于非事务请求可以进行独立处理，对于事务请求，则会转发给Leader服务器进行处理。
可以接收客户端的连接，将写请求转发给leader节点，但是observer不参加投票，只同步leader的状态。observer目的是扩展系统，提高读取速度。
我们可以看到zookeeper的三种角色，刚好对应paxos三种角色。
节点数目：
Zookeeper Server数目一般为奇数，Leader选举算法采用了Paxos协议；Paxos核心思想：当多数（一半以上）Server写成功，则任务数据写成功。
Zookeeper集群搭建.
指的是Zookeeper分布式模式安装，通常由2n+1台servers组成。这是因为为了保证Leader选举(基于Paxos算法的实现)能过的多数的支持，所以Zookeeper集群的数量一般为奇数
对于安装leader+follower模式的集群，大致步骤如下：
- 配置主机名称到IP地址映射配置
- 修改Zookeeper配置文件
- 远程复制分发安装文件
- 设置myid
- 启动Zookeeper集群
如果想用Observer模式，可以在对应节点的配置文件添加如下配置：
peerType=observer
其次，必须在配置文件指定哪些节点被指定为Observer,如：
server.1:localhost:2181:3181:observer
Zookeeper数据模型
在结构上和标准文件系统的非常相似，拥有一个层次的命名空间，都是采用树形层次结构，Zookeeper树中的每个节点被称为Znode.和文件系统的目录树一样，Zookeeper树中的每个节点可以拥有子节点
- Znode兼具文件和目录两种特点。
- Znode具有原子性操作
- Znode存储数据大小有限制
- Znode通过路径引用
数据结构图
image
图中的每个节点称为一个Znode,每个Znode由3部分组成：
1.stat:此为状态信息，描述该Znode的版本，权限等信息
2.data:与该Znode关联的数据
3.children:该Znode下的子节点
节点类型
Znode有两种，分别为临时节点和永久节点
节点的类型在创建时即被确定，并且不能改变
- 临时节点:该节点的生命周期依赖于创建它们的会话。一旦会话结束，临时节点将被自动删除，当让也可以手动删除。临时节点不允许拥有子节点
- 永久节点:该节点的生命周期不依赖于会话，并且只有在客户端显示执行删除操作时，它们才能被删除。
Znode还有一个序列化的特性，如果创建的时候指定的话，该Znode的名字后面会自动追加一个不断增加的序列号。
这样便会存在4种类型的Znode节点，分别对应：
- PERSISTENT:永久节点
- EPHEMERAL:临时节点
- PERSISTENT_SEQUENTIAL:永久节点 序列化
- EPHEMERAL_SEQUENTIAL:临时节点序列化
节点属性
每个Znode都包含一系列的属性，通过命令get,可以获得节点的属性。
- dataVersion:数据版本号，每次对节点进行set操作，dataVersion的值都会增加1.
- cversion:数子节点的版本号。当znode的子节点有变化时，cversion的值就会增加1
- aclVersion:ACL版本号
- cZxid:Znode创建的事务id
- mZxid:Znode被修改的事务id,即每次对znode的修改都会更新mZxid
- ephemeralOwner:如果该节点为临时节点，ephemeralOwner值表示与该节点绑定的session id,如果不是，ephemeralOwner值为0
- 在client和server通信之前，首先需要建立连接，该连接称为session，连接建立后，如果发生连接超时、授权失败、或者显示关闭连接，连接便处于CLOSED状态，此时session结束.
参考资料：
Zookeeper学习
面试官：说说你对ZooKeeper集群与Leader选举的理解？
Zookeeper工作过程详解
