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1 Zookeeper介紹
Zookeeper是一個(gè)開(kāi)源分布式應(yīng)用協(xié)調(diào)服務(wù)。
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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，zookeeper = 通知機(jī)制 + 文件系統(tǒng)
zookeeper 為什么是奇數(shù)
zookeeper有這樣一個(gè)特性：集群中只要有過(guò)半的機(jī)器是正常工作的，那么整個(gè)集群對(duì)外就是可用的。也就是說(shuō)如果有2個(gè)zookeeper，那么只要有1個(gè)死了zookeeper就不能用了，因?yàn)?沒(méi)有過(guò)半，所以2個(gè)zookeeper的死亡容忍度為0；同理，要是有3個(gè)zookeeper，一個(gè)死了，還剩下2個(gè)正常的，過(guò)半了，所以3個(gè)zookeeper的容忍度為1。
1.1 主要角色
來(lái)自服務(wù)器端的
>> 領(lǐng)導(dǎo)者（leader），負(fù)責(zé)進(jìn)行投票的發(fā)起和決議，更新系統(tǒng)狀態(tài)（數(shù)據(jù)同步），發(fā)送心跳。
>> 學(xué)習(xí)者（learner），包括跟隨者（follower）和觀察者（observer）。
>> 跟隨者（follower），用于接受客戶端請(qǐng)求、向客戶端返回結(jié)果，在選主過(guò)程中參與投票。
>> 觀察者（Observer），可以接受客戶端請(qǐng)求，將寫請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給leader，但observer不參加投票過(guò)程，只同步leader的狀態(tài)，observer的目的是為了擴(kuò)展系統(tǒng)，提高讀取速度。
1）leader失效后會(huì)在follower中重新選舉新的leader
2）每個(gè)follower都和leader有連接，接受leader的數(shù)據(jù)更新操作
3）客戶端可以連接到每個(gè)server，每個(gè)server的數(shù)據(jù)完全相同
4）每個(gè)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)Server，記錄事務(wù)日志和快照到持久存儲(chǔ)
1.2 工作原理
Zookeeper的核心是原子廣播，這個(gè)機(jī)制保證了各個(gè)Server之間的同步。實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制的協(xié)議叫做Zab協(xié)議。
Zab協(xié)議有兩種模式，它們分別是恢復(fù)模式（選主）和廣播模式（同步）。當(dāng)服務(wù)啟動(dòng)或者在領(lǐng)導(dǎo)者崩潰后，Zab就進(jìn)入了恢復(fù)模式，恢復(fù)模式不接受客戶端請(qǐng)求，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者被選舉出來(lái)，且大多數(shù)Server完成了和leader的狀態(tài)同步以后，恢復(fù)模式就結(jié)束了。狀態(tài)同步保證了leader和Server具有相同的系統(tǒng)狀態(tài)。
1.2.1 Zookeeper節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)操作流程
1）寫操作
發(fā)起提案 proposal
quorum 法定人數(shù)
1）在Client向Follwer 或 Observer 發(fā)出一個(gè)寫的請(qǐng)求；
2）Follwer 或 Observer 把請(qǐng)求發(fā)送給Leader；
3）Leader接收到以后向所有follower發(fā)起提案；
4）Follwer收到提案后執(zhí)行寫操作，然后把操作結(jié)果發(fā)送給Leader；
5）當(dāng)多數(shù)follower返回提案結(jié)果后，leader會(huì)commit該提議，通知其他Follower 和 Observer 同步信息；
6）Follwer 或Observer把請(qǐng)求結(jié)果返回給Client。
2）讀操作
1）在Client向Follwer 或 Observer 發(fā)出一個(gè)讀的請(qǐng)求；
2）Follwer 或 Observer 把請(qǐng)求結(jié)果返回給Client；
1.3 數(shù)據(jù)模型
1）ZooKeeper本質(zhì)上是一個(gè)分布式的小文件存儲(chǔ)系統(tǒng)；
2）Zookeeper表現(xiàn)為一個(gè)分層的文件系統(tǒng)目錄樹結(jié)構(gòu)（不同于文件系統(tǒng)的是，節(jié)點(diǎn)可以有自己的數(shù)據(jù)，而文件系統(tǒng)中的目錄節(jié)點(diǎn)只有子節(jié)點(diǎn)），每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以存少量的數(shù)據(jù)。
3）每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱做一個(gè)ZNode。每個(gè)ZNode都可以通過(guò)其路徑唯一標(biāo)識(shí)。
4）圓形節(jié)點(diǎn)可以含有子節(jié)點(diǎn)，多邊形節(jié)點(diǎn)不能含有子節(jié)點(diǎn)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就是應(yīng)用需要的信息，比如HA狀態(tài)active、standby。
1.4 主要特點(diǎn)
最終一致性：client不論連接到哪個(gè)Server，展示給它都是同一個(gè)視圖，這是zookeeper最重要的特性；
可靠性：具有簡(jiǎn)單、健壯、良好的性能，如果消息被某一臺(tái)服務(wù)器接受，那么它將被所有的服務(wù)器接受；
實(shí)時(shí)性：Zookeeper保證客戶端將在一個(gè)時(shí)間間隔范圍內(nèi)獲得服務(wù)器的更新信息，或者服務(wù)器失效的信息。 但由于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等原因，Zookeeper不能保證兩個(gè)客戶端能同時(shí)得到剛更新的數(shù)據(jù)，如果需要最新數(shù)據(jù)，應(yīng)該在讀數(shù)據(jù)之前調(diào)用sync()接口；
等待無(wú)關(guān)(wait-free)：慢的或者失效的client，不得干預(yù)快速的client的請(qǐng)求，使得每個(gè)client都能有效的等待；
原子性：更新只能成功或者失敗，沒(méi)有中間狀態(tài)；
順序性：按照客戶端發(fā)送請(qǐng)求的順序更新數(shù)據(jù)；
1.5 應(yīng)用場(chǎng)景
數(shù)據(jù)發(fā)布與訂閱
應(yīng)用配置集中到節(jié)點(diǎn)上，應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)主動(dòng)獲取，并在節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一個(gè)watcher，每次配置更新都會(huì)通知到應(yīng)用。
發(fā)布訂閱模式
命名空間服務(wù)
分布式命名服務(wù)，創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，節(jié)點(diǎn)的路徑就是全局唯一的，可以作為全局名稱使用。
分布式通知/協(xié)調(diào)
不同的系統(tǒng)都監(jiān)聽(tīng)同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一旦有了更新，另一個(gè)系統(tǒng)能夠收到通知。
分布式鎖
Zookeeper能保證數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性，用戶任何時(shí)候都可以相信集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是相同的。一個(gè)用戶創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為鎖，另一個(gè)用戶檢測(cè)該節(jié)點(diǎn)，如果存在，代表別的用戶已經(jīng)鎖住，如果不存在，則可以創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)，代表?yè)碛幸粋€(gè)鎖。
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集群管理
每個(gè)加入集群的機(jī)器都創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)，寫入自己的狀態(tài)。監(jiān)控父節(jié)點(diǎn)的用戶會(huì)收到通知，進(jìn)行相應(yīng)的處理。離開(kāi)時(shí)刪除節(jié)點(diǎn)，監(jiān)控父節(jié)點(diǎn)的用戶同樣會(huì)收到通知。
本文題目：Zookeeper理解
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