zookeeper了解

zk是做什么的？

Zookeeper是一个高性能，分布式的，开源分布式应用协调服务。它是集群的管理者，监视着集群中各个节点的状态根据节点提交的反馈进行下一步合理操作。最终，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。

zk的znode

zk通过树形结构进行数据存储。

1 持久化目录节点：PERSISTENT 与客户端断开连接后 此节点还一直存在

2 持久化顺序编号目录节点：PERSISTENT_SEQUENTIAL 客户端断开连接后，该节点依旧存在，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

3 临时目录节点 客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除

4 临时顺序编号目录节点 EPHEMERAL_SEQUENTIAL 客户端与zookeeper断开连接后，该节点被删除，只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

Zookeeper设计目的

1.最终一致性：client不论连接到哪个Server，展示给它都是同一个视图，这是zookeeper最重要的性能。

2.可靠性：具有简单、健壮、良好的性能，如果消息被到一台服务器接受，那么它将被所有的服务器接受。

3.实时性：Zookeeper保证客户端将在一个时间间隔范围内获得服务器的更新信息，或者服务器失效的信息。但由于网络延时等原因，Zookeeper不能保证两个客户端能同时得到刚更新的数据，如果需要最新数据，应该在读数据之前调用sync()接口。

4.等待无关（wait-free）：慢的或者失效的client不得干预快速的client的请求，使得每个client都能有效的等待。

5.原子性：更新只能成功或者失败，没有中间状态。

6.顺序性：包括全局有序和偏序两种：全局有序是指如果在一台服务器上消息a在消息b前发布，则在所有Server上消息a都将在消息b前被发布；偏序是指如果一个消息b在消息a后被同一个发送者发布，a必将排在b前面。

zk集群的三种角色

(1). Leader 接受所有Follower的提案请求并统一协调发起提案的投票，负责与所有的Follower进行内部的数据交换(同步);

(2). Follower 直接为客户端服务并参与提案的投票，同时与Leader进行数据交换(同步);

(3). Observer 直接为客户端服务但并不参与提案的投票，同时也与Leader进行数据交换(同步);observer的作用是为了拓展系统，提高读取速度。

Server在工作过程中有四种状态：

LOOKING：竞选状态，当前Server不知道leader是谁，正在搜寻。

LEADING：领导者状态，表明当前服务器角色是leader。

FOLLOWING：随从状态，表明当前服务器角色是follower，同步leader状态，参与投票。

OBSERVING，观察状态，表明当前服务器角色是observer，同步leader状态，不参与投票。

zk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。leader选举是保证分布式数据一致性的关键。

当zk集群中的一台服务器出现以下两种情况之一时，就会开始leader选举。

（1）服务器初始化启动。

（2）服务器运行期间无法和leader保持连接。

而当一台机器进入leader选举流程时，当前集群也可能处于以下两种状态。

（1）集群中本来就已经存在一个leader。

（2）集群中确实不存在leader。

zk的选主流程：

数据模型

投票信息中包含两个最基本的信息。

sid:即server id，用来标识该机器在集群中的机器序号。

zxid:即zookeeper事务id号。ZooKeeper状态的每一次改变, 都对应着一个递增的Transaction id, 该id称为zxid. 由于zxid的递增性质, 如果zxid1小于zxid2, 那么zxid1肯定先于zxid2发生. 创建任意节点, 或者更新任意节点的数据, 或者删除任意节点, 都会导致Zookeeper状态发生改变, 从而导致zxid的值增加.

以（sid，zxid）的形式来标识一次投票信息。例如，如果当前服务器要推举sid为1，zxid为8的服务器成为leader，那么投票信息可以表示为（1，8）

规则

集群中的每台机器发出自己的投票后，也会接受来自集群中其他机器的投票。每台机器都会根据一定的规则，来处理收到的其他机器的投票，以此来决定是否需要变更自己的投票。

规则如下：

（1）初始阶段，都会给自己投票。

（2）当接收到来自其他服务器的投票时，都需要将别人的投票和自己的投票进行pk，规则如下：

优先检查zxid。zxid比较大的服务器优先作为leader。

如果zxid相同的话，就比较sid，sid比较大的服务器作为leader。

选举算法核心

· 外部投票：特指其他服务器发来的投票。

· 内部投票：服务器自身当前的投票。

· 选举轮次：Zookeeper服务器Leader选举的轮次，即logicalclock。

· PK：对内部投票和外部投票进行对比来确定是否需要变更内部投票。

zookeeper选主过程-1.png