大数据技术应用4-5Zookeeper简介、数据模型Watch和选举机制

Apache Zookeeper旨在减轻构建健壮的分布式系统的服务。Zookeeper是基于分布式计算的核心概念而设计的，主要目的是给开发人员提供一套容易理解和开发的接口，从而简化分布式系统构建的服务。

Zookeeper的简介

Zookeeper是一个分布式协调服务的开源框架，它是由Google的Chubby开源实现。Zookeeper主要用来解决分布式集群中应用系统的一致性问题和单点故障问题，例如如何避免同时操作同一数据造成脏读的一致性问题等。

Zookeeper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，从而达到基于数据的集群管理。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

Zookeeper的特性

Zookeeper具有全局数据一致性、可靠性、顺序性、原子性以及实时性，可以说Zookeeper的其他特性都是为满足Zookeeper全局数据一致性这一特性。

 Zookeeper集群角色

Zookeeper对外提供一个类似于文件系统的层次化的数据存储服务，为了保证整个Zookeeper集群的容错性和高性能，每一个Zookeeper集群都是由多台服务器节点（Server）组成，这些节点通过复制保证各个服务器节点之间的数据一致。只要这些服务器节点过半数可用，那么整个集群就可用。

Zookeeper集群是一个主从集群，它一般是由一个Leader（领导者）和多个Follower（跟随者）组成。此外，针对访问量比较大的Zookeeper集群，还可新增Observer（观察者）。Zookeeper集群中的三种角色各司其职，共同完成分布式协调服务。

 

 数据存储结构

Zookeeper是由节点组成的树，树中的每个节点被称为—Znode。每个节点都可以拥有子节点。每一个Znode默认能够存储1MB的数据，每个Znode都可以通过其路径唯一标识，如图中第三层的第一个Znode,，它的路径是/app1/p_1。Zookeeper数据模型中每个Znode都是由三部分组成，分别是stat、data、children。 

 Zonde的类型

Znode的类型在创建时被指定，一旦创建就无法改变。

Znode有两种类型，分别是临时节点和永久节点。

 

      目录节点有4种类型：

• PERSISTENT

• EPHEMERAL

• PERSISTENT_SEQUENTIAL

• EPHEMERAL_SEQUENTIAL

Zookeeper 中的每个 Znode 都包含了一系列的 属性 ，具体属性如下所示。

 

 Watch机制的简介

在ZooKeeper中，引入了Watch机制来实现这种分布式的通知功能。ZooKeeper允许客户端向服务端注册一个Watch监听，当服务端的一些事件触发了这个Watch，那么就会向指定客户端发送一个事件通知，来实现分布式的通知功能。

Watch机制的特点

 

Watch机制的通知状态和事件类型

 

同一个事件类型在不同的连接状态中代表的含义有所不同。

常见的连接状态和事件类型如下所示。

选举机制的简介

 Zookeeper为了保证各节点的协同工作，在工作时需要一个Leader角色，而Zookeeper默认采用FastLeaderElection算法，且投票数大于半数则胜出的机制。

Zookeeper的数据存储结构和标准文件系统非常类似，拥有一个层次命名空间，用斜杠进行分割，都

 选举机制的类型

Zookeeper选举机制有两种类型，分别为全新集群选举和非全新集群选举。全新集群选举是新搭建起来的，没有数据ID和逻辑时钟的数据影响集群的选举；非全新集群选举时是优中选优，保证Leader是Zookeeper集群中数据最完整、最可靠的一台服务器。

1. 全新集群选举

1. 全新集群选举

采用树形层次结构，那Zookeeper是由什么组成树呢？ Zookeeper的数据存储结构和标准文件系统非常类似，拥有一个层次命名空间，用斜杠进行分割，都采用树形层次结构，那Zookeeper是由什么组成树呢？