Zookeeper理解

1 Zookeeper介紹

        Zookeeper是一個開源分佈式應用協調服務。

簡單來講，zookeeper = 通知機制 + 文件系統

 zookeeper 爲何是奇數    

        zookeeper有這樣一個特性：集羣中只要有過半的機器是正常工做的，那麼整個集羣對外就是可用的。也就是說若是有2個zookeeper，那麼只要有1個死了zookeeper就不能用了，由於1沒有過半，因此2個zookeeper的死亡容忍度爲0；同理，要是有3個zookeeper，一個死了，還剩下2個正常的，過半了，因此3個zookeeper的容忍度爲1。

   

1.1 主要角色

來自服務器端的

>> 領導者（leader），負責進行投票的發起和決議，更新系統狀態（數據同步），發送心跳。

>> 學習者（learner），包括跟隨者（follower）和觀察者（observer）。

   >> 跟隨者（follower），用於接受客戶端請求、向客戶端返回結果，在選主過程當中參與投票。

     >> 觀察者（Observer），能夠接受客戶端請求，將寫請求轉發給leader，但observer不參加投票過程，只同步leader的狀態，observer的目的是爲了擴展系統，提升讀取速度。

1）leader失效後會在follower中從新選舉新的leader

2）每一個follower都和leader有鏈接，接受leader的數據更新操做

3）客戶端能夠鏈接到每一個server，每一個server的數據徹底相同

4）每一個節點的服務Server，記錄事務日誌和快照到持久存儲

1.2 工做原理

        Zookeeper的核心是原子廣播，這個機制保證了各個Server之間的同步。實現這個機制的協議叫作Zab協議。

        Zab協議有兩種模式，它們分別是恢復模式（選主）和廣播模式（同步）。當服務啓動或者在領導者崩潰後，Zab就進入了恢復模式，恢復模式不接受客戶端請求，當領導者被選舉出來，且大多數Server完成了和leader的狀態同步之後，恢復模式就結束了。狀態同步保證了leader和Server具備相同的系統狀態。

1.2.1 Zookeeper節點數據操做流程

1）寫操做

發起提案 proposal

quorum 法定人數

1）在Client向Follwer 或 Observer 發出一個寫的請求；

2）Follwer 或 Observer 把請求發送給Leader；

3）Leader接收到之後向全部follower發起提案；

4）Follwer收到提案後執行寫操做，而後把操做結果發送給Leader；

5）當多數follower返回提案結果後，leader會commit該提議，通知其餘Follower 和 Observer 同步信息；

6）Follwer 或Observer把請求結果返回給Client。

2）讀操做

1）在Client向Follwer 或 Observer 發出一個讀的請求；

2）Follwer 或 Observer 把請求結果返回給Client；

1.3 數據模型

1）ZooKeeper本質上是一個分佈式的小文件存儲系統；

2）Zookeeper表現爲一個分層的文件系統目錄樹結構（不一樣於文件系統的是，節點能夠有本身的數據，而文件系統中的目錄節點只有子節點），每一個節點能夠存少許的數據。

3）每一個節點稱作一個ZNode。每一個ZNode均可以經過其路徑惟一標識。

4）圓形節點能夠含有子節點，多邊形節點不能含有子節點。一個節點對應一個應用，節點存儲的數據就是應用須要的信息，好比HA狀態active、standby。

1.4 主要特色

最終一致性：client不論鏈接到哪一個Server，展現給它都是同一個視圖，這是zookeeper最重要的特性；

可靠性：具備簡單、健壯、良好的性能，若是消息被某一臺服務器接受，那麼它將被全部的服務器接受；

實時性：Zookeeper保證客戶端將在一個時間間隔範圍內得到服務器的更新信息，或者服務器失效的信息。 但因爲網絡延時等緣由，Zookeeper不能保證兩個客戶端能同時獲得剛更新的數據，若是須要最新數據，應該在讀數據以前調用sync()接口；

等待無關(wait-free)：慢的或者失效的client，不得干預快速的client的請求，使得每一個client都能有效的等待；

原子性：更新只能成功或者失敗，沒有中間狀態；

順序性：按照客戶端發送請求的順序更新數據；

1.5 應用場景

數據發佈與訂閱

    應用配置集中到節點上，應用啓動時主動獲取，並在節點上註冊一個watcher，每次配置更新都會通知到應用。

發佈訂閱模式

命名空間服務

    分佈式命名服務，建立一個節點後，節點的路徑就是全局惟一的，能夠做爲全局名稱使用。

分佈式通知/協調

    不一樣的系統都監聽同一個節點，一旦有了更新，另外一個系統可以收到通知。

分佈式鎖

    Zookeeper能保證數據的強一致性，用戶任什麼時候候均可以相信集羣中每一個節點的數據都是相同的。一個用戶建立一個節點做爲鎖，另外一個用戶檢測該節點，若是存在，表明別的用戶已經鎖住，若是不存在，則能夠建立一個節點，表明擁有一個鎖。

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集羣管理

    每一個加入集羣的機器都建立一個節點，寫入本身的狀態。監控父節點的用戶會收到通知，進行相應的處理。離開時刪除節點，監控父節點的用戶一樣會收到通知。