Zookeerper相关

1、Zookeeper定义

Zookeeper是一种分布式协调服务。所谓分布式协调服务就是在分布式系统中共享配置、协调锁资源，提供命名服务。

2、Zookeeper的数据结构

Zookeeper的数据模型和数据结构当中的树类似，很像文件系统的目录。Zookeeper的数据存储也是基于节点，这种节点叫做Znode。Znode的引用方式是路径引用，类似于文件路径：/动物/人

这种层级结构使每个Znode对应唯一路径。Znode里面包含了数据、子节点引用、访问权限等。每个节点的数据最大不能超过1MB。

image.png

data：Znode存储的数据信息。
ACL：Znode的访问权限，即哪些人/IP可以访问本节点。
stat：包含Znode的各种元数据，如事务ID、版本号、时间戳等。
child：当前节点的子节点引用，类似于二叉树的左孩子右孩子。

3、Zookeeper的基本操作和事件通知

常见的API：
create 创建节点
delete 删除节点
exists 判断节点是否存在
getData 获取一个节点的数据
getChildren 获取节点下的所有节点
Zookeeper客户端在请求读操作的时候，可以选择是否设置Watch。Watch理解成是注册在特定Znode上的触发器。当这个Znode发生改变，即调用了create、delete、setData方法时，会触发Znode上注册的对应事件，请求Watch的客户端会接收到异步通知。
具体交互过程：
1、客户端调用getData方法，watch参数是true。服务端接到请求，返回节点数据。并且在对应的哈希表里插入被Watch的Znode路径，以及Watcher数组。
2、当被Watch的Znode已删除，服务端会查找哈希表，根据key找到该Znode对应的所有Watcher，异步通知客户端，并且删除哈希表中对应的Key-Value。

4、集群角色

Leader：负责写服务
Follower：直接为客户端提供服务，参与投票，同时与Leader进行数据交换（同步）
Observer：为客户端提供服务，但不参与投票，同时与Leader进行数据交换（同步）
客户端的一个事务请求，需要半数服务器投票通过后才能通知leader commit；leader会发起一个提案，要求follower投票。

5、Zookeeper集群

为了防止单机故障，Zookeeper可以维护一个集群。Zookeeper Service集群时一主多从结构。
更新数据时，先更新到主节点（节点指服务器，而不是Znode），再同步到从节点。
读取数据时，直接读取任意从节点。

6、ZAB协议

为保证主从节点的数据一致性，Zookeeper采用了ZAB协议，这种协议非常类似于一致性算法Paxos和Raft。
ZAB即Zookeeper Atomic Broadcast，有效解决了Zookeeper集群崩溃恢复以及主从同步数据的问题。
Zab协议既不是强一致性，也不是弱一致性，而是处于两者之间的单调一致性。它依靠事务ID和版本号，保证了数据的更新和读取是有序的。
ZAB协议所的三种节点状态：
1）Looking：选举状态
2）Following：Follower节点（从节点）所处的状态
3）Leading：Leader节点（主节点）所处状态

7、选举算法

三种算法：leaderElection/AuthFastLeaderElection/FastLeaderElection

FastLeaderElection算法流程：

image.png

8、ZAB崩溃恢复的三个阶段

1）Leader election
3）Discovery
4）Synchronization

9、Broadcast

Zookeeper常规情况下更新数据的时候，由Leader广播到所有Follower。其过程如下：
1）客户端发出写入数据请求给任意Follower
2）Follower把写入数据请求转发给Leader
3）Leader采用二阶段提交方式，先发送Propose广播给Follower。
4）Follower接到Propose消息，写入日志成功后，返回ACK消息给Leader
5）Leader接到半数以上ACK消息，返回成功给客户端，并且广播Commit请求给Follower。

10、应用场景

分布式锁
利用Zookeeper的临时有序节点，可以轻松实现分布式锁。
服务注册与发现
利用Znode和Watcher（Watch的客户端）可以实现分布式服务的注册与发现。dubbo框架就是用它来充当注册中心的。
共享配置和状态信息
Redis的分布式解决方案Codis，就利用了Zookeeper来存放数据路由表和codis-proxy节点的元信息。同时codis-config发起的命令都会通过ZooKeeper同步到各个存活的codis-proxy。此外Kafka、HBase、Hadoop也都依靠Zookeeper同步节点信息，实现高可用。

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_26545305/article/details/87946879