ZooKeeper分布式协调服务

一. 什么是zookeeper

ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务，ZooKeeper 框架最初是在“Yahoo!"上构建的，用于以简单而稳健的方式访问他们的应用程序。后来，Apache ZooKeeper 成为 Hadoop，HBase 和其他分布式框架使用的有组织服务的标准。

二. zookeeper能提供哪些功能

1. 统一配置管理

      创建一个配置Node, 所有客户端订阅Node的变化，并处理因变化推送的数据；

2.统一命名服务

www.abc.com域名下多台机器IP保存在Node当中，客户端订阅该节点，可以获取最新的IP列表；

3. 分布式锁

使用临时顺序节点实现； A、B、C三个客户端都去创建TEST节点， 节点ZXID最小者即可获取到锁，获取到锁查的客户端处理完毕后，关闭连接后，临时节点删除； 次ZXID小者获取到锁，如此类推；

4. 集群管理

使用临时节点创建； A、B、C客户端去创建临时节点A1, B1, C1，三个客户端监听他们共同的父节点GroupMember； 三个客户端任意一个宕机，其他两个节点即可感知到；

三. zookeeper有哪些角色

1. leader(领导者): 负责进行投票的发起和决议，更新系统状态

2. learner(学习者):

    A. follower(跟随者)： 用于接受客户端请求并想客户端返回结果，在选主过程中参与投票

   B.observer(观察者)：可以接受客户端连接，将写请求转发给leader，但observer不参加投票过程，只同步leader的状态，observer的目的是为了扩展系统，提高读取速度

3. client(客户端)：请求的发起方；

四. zookeeper工作原理

1. Zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。Zab协议有两种模式，它们分别是恢复模式（选主）和广播模式（同步）。当服务启动或者在领导者崩溃后，Zab就进入了恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数Server完成了和leader的状态同步以后，恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和Server具有相同的系统状态。

2.为了保证事务的顺序一致性，zookeeper采用了递增的事务id号（zxid）来标识事务。所有的提议（proposal）都在被提出的时候加上了zxid。实现中zxid是一个64位的数字，它高32位是epoch用来标识leader关系是否改变，每次一个leader被选出来，它都会有一个新的epoch，标识当前属于那个leader的统治时期。低32位用于递增计数。

3. 每个Server在工作过程中有三种状态：

LOOKING：当前Server不知道leader是谁，正在搜寻

LEADING：当前Server即为选举出来的leader

FOLLOWING：leader已经选举出来，当前Server与之同步

五. 读写机制

1. 多个server组成的集群

2. 一个leader，多个follower

3. 每个server保存一份数据副本

4. 全局数据一致

5. 分布式读写

6. 写请求由leader实施， follower收到写请求要转发给leader;

六。Zookeeper 的保证

1. 更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行

2. 数据更新原子性，一次数据更新要么成功，要么失败

3. 全局唯一数据视图，client无论连接到哪个server，数据视图都是一致的

4. 实时性，在一定事件范围内，client能读到最新数据