zookeeper学习笔记（转载）

一个分布式的，开放源码的分布式协调服务，是Hadoop和Hbase的重要组件；它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。
它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

特点：

1. ZooKeeper的目标就是封装好复杂易出错的关键服务，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。
2. ZooKeeper包含一个简单的原语集，提供Java和C的接口。
3. ZooKeeper代码版本中，提供了分布式独享锁、选举、队列的接口，代码在zookeeper-3.4.3\src\recipes。其中分布锁和队列有Java和C两个版本，选举只有Java版本。

Paxos算法

拜占庭将军问题

	拜占庭帝国就是5~15世纪的东罗马帝国，拜占庭即现在土耳其的伊斯坦布尔。我们可以想象，拜占庭军队有许多分支，驻扎在敌人城外，每一分支由各自的将军指挥。将军们只能靠通讯员进行通讯。在观察敌人以后，忠诚的将军们必须制订一个统一的行动计划——进攻或者撤退。然而，这些将军中有叛徒，他们不希望忠诚的将军们能达成一致，因而影响统一行动计划的制订与传播。
	问题是：将军们必须有一个协议，使所有忠诚的将军们能够达成一致，而且少数几个叛徒不能使忠诚的将军们作出错误的计划——使有些将军进攻而另一些将军撤退。
	如果这11位将军中有间谍呢? 假设有9位忠诚的将军，5位判断进攻，4位判断撤退，还有2个间谍恶意判断撤退，虽然结果是错误的撤退，但这种情况完全是允许的。因为这11位将军依然保持着状态一致性。

1.11位将军进攻城池
2.同时进攻（议案、决议）、同时撤退（议案、决议）
3.不管撤退还是进攻，必须半数的将军统一意见才可以执行
4.将军里面有叛徒，会干扰决议生成

在Paxos算法面前，其他（包括2P、3P）都是残次品。Google Chubby的作者Mike Burrows说过这个世界上只有一种一致性算法，那就是Paxos，其它的算法都是残次品。

Paxos算法思想

多数派决议（最终解决一致性问题）
有些类似于法案颁发的“民主”决策：

1. 提案者先分发草案给各议员采集意见，议员用自己的接收准则进行回复(未接收过则接收并回复OK；否则比较与之前接收过的编号大小，大于则替换并回复OK,不然回复ERROR)；
2. 提案者接收回复，集中判断——多数派为胜(否则从头递归)，提出筛选过的准法案再次分发确认，议员接收批准方案再进行回复(类似于1的回复规则)；
3. 提案者第二接收回复，判断准法案成功与否，成功即为正式法案(否则从头递归)。

三种角色：
（1）Proposer：(议案)提交者
提交议案(判断是否过半)，提交批准议案(判断是否过半)
（2）Acceptor：(议案)接收者
接受议案或者驳回议案，给proposer回应(promise)
（3）Learner： (议案)学习者（打酱油的）
如果议案产生，学习议案。

规则约定
设定1：如果Acceptor没有接受议案，那么他必须接受第一个议案
设定2：每个议案必须有一个编号，编号惟一且递增。
设定3：只接受编号大的议案，小于之前接受议案编号不接受
设定4：议案有2种(提交的议案，批准的议案)

选举过程

选举解说：

1. Prepare阶段（决议提交）
   a）Proposer希望议案V。首先发出Prepare请求至大多数Acceptor。Prepare请求内容为序列号K
   b）Acceptor收到Prepare请求为编号K后，检查自己手里是否有处理过Prepare请求。
   c）如果Acceptor没有接受过任何Prepare请求，那么用OK来回复Proposer，代表Acceptor必须接受收到的第一个议案（设定1）
   d）否则，如果Acceptor之前接受过任何Prepare请求（如：MaxN），那么比较议案编号，如果K e）如果K>=MaxN，那么检查之前是否有批准的议案，如果没有则用OK来回复Proposer，并记录K
   f）如果K>=MaxN，那么检查之前是否有批准的议案，如果有则回复批准的议案编号和议案内容（如：， AcceptN为批准的议案编号，AcceptV为批准的议案内容）

2. Accept阶段（批准阶段）
   a）Proposer收到过半Acceptor发来的回复，回复都是OK，且没有附带任 何批准过的议案编号和议案内容。那么Proposer继续提交批准请求，不过此时会连议案编号K和议案内容V一起提交（这种数据形式）
   b）Proposer收到过半Acceptor发来的回复，回复都是OK，且附带批准过的议案编号和议案内容（）。那么Proposer找到所有回复中超过半数的那个（假设为）作为提交批准请求（请求为）发送给Acceptor。
   c）Proposer没有收到过半Acceptor发来的回复，则修改议案编号K为Kx，并将编号重新发送给Acceptors（重复Prepare阶段的过程）
   d）Acceptor收到Proposer发来的Accept请求，如果编号K e）Acceptor收到Proposer发来的Accept请求，如果编号K>=MaxN则批准该议案，并设置手里批准的议案为，回复Proposer。
   f）经过一段时间Proposer对比手里收到的Accept回复，如果超过半数，则结束流程（代表议案被批准），同时通知Leaner可以学习议案。
   g）经过一段时间Proposer对比手里收到的Accept回复，如果未超过半数，则修改议案编号重新进入Prepare阶段。

1. 先后提议的场景

角色：
proposer：参谋1，参谋2
acceptor：将军1，将军2，将军3（决策者）

1. 参谋1发起提议，派通信兵带信给3个将军，内容为（编号1）；

2. 3个将军收到参谋1的提议，由于之前还没有保存任何编号，因此把（编号1）保存下来，避免遗忘；同时让通信兵带信回去，内容为（ok）；

3. 参谋1收到至少2个将军的回复，再次派通信兵带信给3个将军，内容为（编号1，进攻时间1）；

4. 3个将军收到参谋1的时间，把（编号1，进攻时间1）保存下来，避免遗忘；同时让通信兵带信回去，内容为（Accepted）；

5. 参谋1收到至少2个将军的（Accepted）内容，确认进攻时间已经被大家接收；

6. 参谋2发起提议，派通信兵带信给3个将军，内容为（编号2）；

7. 3个将军收到参谋2的提议，由于（编号2）比（编号1）大，因此把（编号2）保存下来，避免遗忘；又由于之前已经接受参谋1的提议，因此让通信兵带信回去，内容为（编号1，进攻时间1）；

8. 参谋2收到至少2个将军的回复，由于回复中带来了已接受的参谋1的提议内容，参谋2因此不再提出新的进攻时间，接受参谋1提出的时间；

2. 交叉场景
   proposer：参谋1，参谋2
   acceptor：将军1，将军2，将军3（决策者）

3. 参谋1发起提议，派通信兵带信给3个将军，内容为（编号1）；

4. 3个将军的情况如下
   a）将军1和将军2收到参谋1的提议，将军1和将军2把（编号1）记录下来，如果有其他参谋提出更小的编号，将被拒绝；同时让通信兵带信回去，内容为（ok）；
   b）负责通知将军3的通信兵被抓，因此将军3没收到参谋1的提议；

5. 参谋2在同一时间也发起了提议，派通信兵带信给3个将军，内容为（编号2）；

6. 3个将军的情况如下
   a）将军2和将军3收到参谋2的提议，将军2和将军3把（编号2）记录下来，如果有其他参谋提出更小的编号，将被拒绝；同时让通信兵带信回去，内容为（ok）；
   b）负责通知将军1的通信兵被抓，因此将军1没收到参谋2的提议；

7. 参谋1收到至少2个将军的回复，再次派通信兵带信给有答复的2个将军，内容为（编号1，进攻时间1）；

8. 2个将军的情况如下
   a）将军1收到了（编号1，进攻时间1），和自己保存的编号相同，因此把（编号1，进攻时间1）保存下来；同时让通信兵带信回去，内容为（Accepted）；
   b）将军2收到了（编号1，进攻时间1），由于（编号1）小于已经保存的（编号2），因此让通信兵带信回去，内容为（Rejected，编号2）；

9. 参谋2收到至少2个将军的回复，再次派通信兵带信给有答复的2个将军，内容为（编号2，进攻时间2）；

10. 将军2和将军3收到了（编号2，进攻时间2），和自己保存的编号相同，因此把（编号2，进攻时间2）保存下来，同时让通信兵带信回去，内容为（Accepted）；

11. 参谋2收到至少2个将军的（Accepted）内容，确认进攻时间已经被多数派接受；

12. 参谋1只收到了1个将军的（Accepted）内容，同时收到一个（Rejected，编号2）；参谋1重新发起提议，派通信兵带信给3个将军，内容为（编号3）；

13. 3个将军的情况如下
    a）将军1收到参谋1的提议，由于（编号3）大于之前保存的（编号1），因此把（编号3）保存下来；由于将军1已经接受参谋1前一次的提议，因此让通信兵带信回去，内容为（编号1，进攻时间1）；
    b）将军2收到参谋1的提议，由于（编号3）大于之前保存的（编号2），因此把（编号3）保存下来；由于将军2已经接受参谋2的提议，因此让通信兵带信回去，内容为（编号2，进攻时间2）；
    c）负责通知将军3的通信兵被抓，因此将军3没收到参谋1的提议；

14. 参谋1收到了至少2个将军的回复，比较两个回复的编号大小，选择大编号对应的进攻时间作为最新的提议；参谋1再次派通信兵带信给有答复的2个将军，内容为（编号3，进攻时间2）；

15. 将军1和将军2收到了（编号3，进攻时间2），和自己保存的编号相同，因此保存（编号3，进攻时间2），同时让通信兵带信回去，内容为（Accepted）；

16. 参谋1收到了至少2个将军的（accepted）内容，确认进攻时间已经被多数派接受。