zookeeper

1.谈一谈你对zookeep的认识？

分布式环境下，数据通过网络传输，数据的修改和增加需要各个集群节点同步；

Zookeeper就能够做到，它是解决数据一致性工具，它能够在分布式环境下协调各数据资源，保证数据的一致性，可靠性。它能够保证同一个客户端的请求在zookeeper集群中是按照顺序操作，而且是原子性操作；并且无论连接那个客户端看到的数据都是一致的。

它是怎么做到的？

这就涉及到Zookeeper的ZAB协议、选举机制、数据模型、底层算法等

2.ZAB协议（原子消息广播协议）？

Zookeeper依赖zab协议来实现分布式数据一致性，基于该协议，zookeeper实现了一种主备模式的系统架构，使用Zab协议作为数据一致性的算法；

Zab协议：

是在Paxos算法的基础上改造而来的，支持崩溃恢复机制，Zookeeper使用单一的主进程leader,处理客户端所有的请求事物，zab协议保证Leader广播的变更序列被顺序的处理：一个状态被处理，那么它所依赖的状态也一定被处理；Zab支持崩溃恢复，保证leader进程崩溃的时候可以重新选举出新的leader来管理数据，保证数据的完整性一致性。

这就涉及到zookeeper的过半选举机制？

3.Zookeeper的选举机制？

Zookeeper中采用“过半选举”实现数据的一致性，可靠性。

1）同步机制

在zookeeper中所有的事物请求都由一个主服务器（leader）处理，Leader将客户端的请求转换为一个事物，分发给所有的follower；同时leader按照请求更改自己的数据，follower按照leader给他们维护的编号顺序同步Leader中的数据。

Leader等待follower反馈，将反馈结果标记在“同步列表”中，当有超过半数的follower反馈“同步完成”，leader再次向集群内的follower广播commint，向客户端反馈“同步成功”； leader的责任（读+写+广播），follower责任（读+同步+反馈）；

总结：“同步机制-&两次广播，两次反馈”

2）启动选举机制

Zab协议存在三种状态，Looking、Following、Leading。

Zookeeper启动的时候所有的节点都处于looking状态，这时集群会相互发送id尝试选举出一个Leader，只要其中一个Looking票数过半，选举成功，它将状态切换为Leading状态，其它的Looking切换为following状态；

如果选举不成功，重新选，直到选举出leader为止，我们可以在配置文件中设置重新选举的时间，第一次集群启动，重新选举并不影响集群工作。默认情况下，按照节点号，选除1外的第一个基数节点当leader。

总结：“所有following都有机会，过半则成，不成在选，有默认”

3）Leader宕机选举机制！

当leader宕机后，集群中的每一个Follower都想当Leader，它们都有机会，又都没有机会。

所有的follower会相互发送ZXID，对比ZXID，选择携带数据最新的follower当leader；

具体流程：

每个follower都会携带（ZXID）向其它节点发送请求，选自己为leader的vote，等待回复；

Follower接收到的ZXID比自己新，更新自己的vote为持有数据最新的follower的选票，否则拒绝；

每个follower中维护着一个投票记录表，不断的更新自己的选票，当某个节点的选票过半，该节点晋升为leader，选举结束。

所有的follower跟着新的leader同步，旧eader重启后变为follower，和新leader同步。

总结：“选最新”

4）Follower宕机选举

follower和Leader之间通过“心跳检测”来感知对方存在状态，follower每隔一段时间向follower发送心跳报告，证明自己还活着。心跳机制通过RPC的一个接口类的一个方法来发； 当有过半的follower的没有发送心跳报告，Leader切换到Looking状态，活着的follower也随之切换到Looking状态，集群停止工作，开始新一轮的选举。

4.Zookeeper的数据模型是什么？

采用znode（节点树）来保存数据，znode内部可以保存数据，还可以挂载0至多个znode；

每一个节点都有唯一性，可以用来做统一的命名服务，其数据保存在内存中； Znode可以分为临时的，持久的，普通的，顺序的；

因此，它4种存储类型：普通临时，普通持久，顺序临时，顺序持久

创建节点的指令：

• creat /park01
• creat -e /park01
• creat -s /park01
• creat -e -s /park01

临时节点客户端断开后，节点删除；

5.Zookeeper的特点：

顺序一致性，原子性，单一视图，可靠性，伪实时性。

6.分布式环境下数据一致性算法？

2PC算法：

所有的参与者都成功事物才成功，原子性操作。

缺点：同步阻塞，单点故障，闹裂（一个集群中出现两个以上leader），太保守。

Paxos算法：

拜占庭将军问题-> 三支相隔遥远的军队一起打某个国家，分布式环境下达成协议， 信使传递消息，信使被收买怎么办？ 信道不可靠解决不了这个问题。

Paxos算法采用过半机制，一半通过则协议达成，还支持角色替换，但是会产生活锁的问题，两个人一直让不开的问题。

ZAB算法： 在Paxos的基础上改进，支持崩溃恢复，就是选举产生活锁的时候，集群停止工作，重新选举。

7.看图说话

8.Zookeeper的事物操作 ？

事物Zxid全局唯一，递增，zxid越大，事物越新，在选举的时候，可以用到。 选举id: 置文件中配置，事物Zxid选举不出来，用选举ID；

9.补充:

心跳机制时间，默认10秒，可以调整，集群环境不好，可以调整 原子广播端口：2888；选举端口自己配置：3888； 配置观察者模式指定观察者

10.图解——Zookeeper的选举 ？

原子广播：选举 和 写入操作时影响性能；

Observe观察者，服从投票结果，不参与投票，能提供性能。 例如：阿里Observe的应用，杭州leader和flower，每个和青岛observer

提供一个教材给大家学习
https://www.yiibai.com/zookeeper/zookeeper_api.html