Zookeeper

什么是 Zookeeper

Zookeeper 是一种分布式协调服务。在分布式环境中协调和管理服务是一个复杂的过程。Zookeeper 通过其简单的架构和 API 解决了这个问题。Zookeeper 允许开发人员专注于核心应用程序逻辑，而不必担心应用程序的分布式特性。
Zookeeper 是一个基于观察者设计模式的分布式服务管理框架，它负责存储和管理大家都关心的数据，然后接受观察者的注册，一旦这些数据的状态发生变化，Zookeeper 就将负责通知在 Zookeeper 上注册的那些观察者。
Zookeeper = 文件系统 + 通知机制

Zookeeper 特点

• 一个领导者（Leader），多个跟随者（Follower）组成的集群
• 半数以上存活，适合安装奇数台服务器
• 全局数据一致
• 来自同一个客户端的多个请求顺序执行
• 数据更新原子性

数据结构

• 类似于 Unix 文件系统
• 每个节点称作一个 ZNode
• 每个 ZNode 默认能存储 1MB 的数据

应用场景

• 统一命名服务
• 统一配置管理
• 统一集群管理
• 服务器节点动态上下线
• 软负载均衡

选举机制（第一次启动）

• 投自己
• 改为服务器 myid 更大的
• 如果没有达到半数以上，状态保持 LOOKING
• 某个服务器的选票达到半数以上，当选 Leader
• 其他改为 Follower
• 后加入的自动变为 Follower

选举机制（非第一次启动）

选举优先级：Leader任期代号 > 事务ID > 服务器ID

常用命令

ls /					// 查看路径
create /sanguo "simayi"	// 创建节点
set /sanguo "xishi"		// 设置节点值
get -s /sanguo			// 查看节点
get -w /sanguo			// 监听节点数据变化（每次注册只能收到一次监听）
ls -w /sanguo			// 监听节点增减变化（每次注册只能收到一次监听）
delete /sanguo			// 删除无子节点的节点
deleteall /sanguo		// 删除有子节点的节点

节点类型

• 短暂有序号
• 短暂无序号
• 持久有序号
• 持久无序号

监听器-常见的监听

• 节点数据的变化
• 节点增减的变化

实现分布式锁

Curator 框架解决了很多 Zookeeper 客户端底层的细节开发工作，比如锁重入、反复注册监听、锁路径不存在、重试策略等等。

生产集群安装 zk 台数参考

• 10 台服务器 3台 zk
• 20 台服务器 5台 zk
• 100台服务器 11台 zk
• 200台服务器 11台 zk
  zk 台数越多，可靠性越高，通信延迟越长

Paxos 算法

• 一种基于消息传递且具有高度容错性的一致性算法
• 解决的问题：快速、正确的在一个分布式系统中对某个数据值达成一致，并且保证不论发生任何异常，都不会破坏整个系统的一致性。
• 包括 提议者、接受者、学习者

ZAB 协议

• 借鉴了 Paxos 算法
• 是特别为 Zookeeper 设计的支持崩溃恢复的原子广播协议
• 只能有一个 Leader
• 两种模式：消息广播、崩溃恢复
• 两阶段提交：广播事务阶段、广播提交阶段

CAP 理论

• 一致性 Consistency
• 可用性 Available
• 分区容错性 Partition Tolerance
  最多能同时满足两项，CP 或者 AP
  Zookeeper 满足的是 CP，在极端情况下，Zookeeper 可能会丢弃一些请求。进行 Leader 选举时集群不可用。